Zellproliferation ist der Prozess, bei dem eine Zelle wächst und sich teilt, um zwei Tochterzellen zu produzieren. Die Zellproliferation führt zu einem exponentiellen Anstieg der Zellzahl und ist daher ein schneller Mechanismus des Gewebewachstums. Voraussetzung für die Zellproliferation ist, dass sowohl Zellwachstum als auch Zellteilung gleichzeitig stattfinden, so dass die durchschnittliche Größe der Zellen in der Population konstant bleibt. Die Zellteilung kann ohne Zellwachstum erfolgen und viele zunehmend kleinere Zellen hervorbringen (wie bei der Spaltung der Zygote), während das Zellwachstum ohne Zellteilung erfolgen und eine einzige größere Zelle hervorbringen kann (wie beim Wachstum von Neuronen). Daher ist Zellproliferation nicht gleichbedeutend mit Zellwachstum oder Zellteilung, auch wenn diese Begriffe manchmal synonym verwendet werden.
Stammzellen unterziehen sich einer Zellproliferation, um proliferierende „transitverstärkende“ Tochterzellen zu produzieren, die sich später differenzieren, um Gewebe während der normalen Entwicklung und des Gewebewachstums, während der Geweberegeneration nach einer Schädigung oder bei Krebs aufzubauen.
Die Gesamtzahl der Zellen in einer Population wird durch die Rate der Zellproliferation abzüglich der Rate des Zelltods bestimmt.
Die Zellgröße hängt sowohl vom Zellwachstum als auch von der Zellteilung ab, wobei eine überproportionale Zunahme der Zellwachstumsrate zur Bildung größerer Zellen und eine überproportionale Zunahme der Zellteilungsrate zur Bildung vieler kleiner Zellen führt. Die Zellproliferation beinhaltet in der Regel ausgewogene Zellwachstums- und Zellteilungsraten, die eine annähernd konstante Zellgröße in der exponentiell proliferierenden Zellpopulation aufrechterhalten. Die Zellproliferation erfolgt durch die Kombination von Zellwachstum mit regelmäßigen „G1-S-M-G2“-Zellzyklen, um viele diploide Zellnachkommen zu produzieren.
In einzelligen Organismen reagiert die Zellproliferation weitgehend auf die Verfügbarkeit von Nährstoffen in der Umgebung (oder im Wachstumsmedium im Labor).
In mehrzelligen Organismen wird der Prozess der Zellproliferation streng durch genregulatorische Netzwerke kontrolliert, die im Genom kodiert sind und hauptsächlich durch Transkriptionsfaktoren ausgeführt werden, einschließlich solcher, die durch Signaltransduktionswege reguliert werden, die durch Wachstumsfaktoren während der Zell-Zell-Kommunikation in der Entwicklung ausgelöst werden. Darüber hinaus kann die Aufnahme von Nährstoffen bei Tieren zirkulierende Hormone der Insulin/IGF-1-Familie induzieren, die ebenfalls als Wachstumsfaktoren gelten und die Zellproliferation in Zellen im ganzen Körper, die dazu in der Lage sind, fördern.
Unkontrollierte Zellproliferation, die zu einer erhöhten Proliferationsrate führt, oder das Versagen von Zellen, ihre Proliferation zum normalen Zeitpunkt zu stoppen, ist eine Ursache von Krebs.