西安臍帶細胞庫是胎兒時期連接母體與胎兒的索狀結(jié)構(gòu)，一端連接于胎兒腹壁的臍輪，另一端連接于胎盤的胎兒面，臍帶內(nèi)含2條臍動脈、1條臍靜脈。臍帶早由羊膜包卷著尿囊和卵黃囊的柄狀伸長部而生長形成，隨著卵黃囊的逐漸退化，臍血管逐漸形成，血管周圍可見疏松的膠狀間充質(zhì)。臍帶呈灰白色，長度在30~70cm，平均長度約50cm，直徑在1.5-2cm，重量在60-140g。臍帶的功能是作為母體與胎兒間氣體交換、營養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)和代謝產(chǎn)物排除的通道，臍動脈管壁較厚，管腔較小，臍靜脈管壁較薄，管腔較大。西安臍帶細胞庫的解剖結(jié)構(gòu)由三部分組成：外層為羊膜被覆上皮覆蓋，臍血管位于中央，位于兩者之間的是黏液結(jié)締組織，由英國解剖學家 Wharton于1656年先描述，因此稱之為華爾通膠( Wharton Jelly)，華爾通膠對臍血管起支撐和保護作用。

華爾通膠中存在著一種成纖維樣細胞，該細胞具有自我更新、增殖和多向分化潛能，被稱為人臍帶間充質(zhì)干細胞( human umbilical cord mesnchymal stem cells hUCMSC)一直以來，人們都將分娩后的臍帶當作廢棄物拋棄，但在臍帶發(fā)現(xiàn)MSC之后，臍帶變廢為寶，成了人類干細胞的新來源，人們對其生物學特性及其應(yīng)用開展了廣泛研究，已經(jīng)成為成體干細胞研究中具有應(yīng)用優(yōu)勢的干細胞之一(圖3-1)

近年來，研究者分別從臍帶血、臍靜脈內(nèi)皮、臍帶華爾通膠等部位分離出間充質(zhì)干細胞并建立了體外純化、擴增技術(shù)體系，為 UCMSC的研究與應(yīng)用提供了技術(shù)和材料。2003年，Prices等首次報道了從臍帶血中分離出間充質(zhì)樣細胞，經(jīng)過鑒定其表型和骨髓間充質(zhì)干細胞相似，但是數(shù)量很少，只占了總檢測樣本量的14；Covas等從臍靜脈內(nèi)皮分離出少量成纖維樣細胞，可分化為脂肪細胞和成骨細胞，并表達間充質(zhì)干細胞的表面標記。

Wang等的研究表明，胎兒臍帶華爾通膠部位能分離得到大量表達間充質(zhì)干細胞表面標記的基質(zhì)細胞，并具有分化為脂肪、軟骨、成骨和心肌細胞的能力。美國科學家 Mitchell等于2003年從臍帶華通膠中分離獲得混合細胞，發(fā)現(xiàn)其在體外增殖能力極強，可以被誘導(dǎo)分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞。同年，俄羅斯科學家 Romanov等也從臍帶組織中分離獲得間充質(zhì)干細胞，發(fā)現(xiàn)其形態(tài)和免疫表型與骨髓間充質(zhì)干細胞具有相似性，因此認為西安臍帶細胞庫組織中存在有具備多向分化潛能的多能干細胞。之后關(guān)于 UCMSC的研究在世界各地廣泛開展，證明了從臍帶華通膠中分離獲得的多能干細胞為間充質(zhì)類干細胞。

2004年，Kim等從臍帶組織中分離獲得間充質(zhì)干細胞樣細胞，對其表型和分化能力進行了分析研究，證明不表達血管內(nèi)皮細胞特異性抗原vWF、Fik-1和PECAM-1，可被誘導(dǎo)分化為脂肪細胞和骨細胞。2004年，Panepucci等從臍靜脈組織分離獲得間充質(zhì)干細胞，并對其免疫表型、分化潛能等與骨髓間充質(zhì)干細胞進行了比較研究，發(fā)現(xiàn)這兩種細胞有相似的基本特性，但在成骨分化能力上有一定差異。2006年，我國科學家Lu等從臍帶組織中分離獲得間充質(zhì)干細胞，證明其具有骨髓間充質(zhì)干細胞的特性，包括生長形態(tài)、免疫表型、細胞周期、成骨成脂分化和支持骨髓造血功能等。西安臍帶細胞庫科學家Ma等于2005年從臍帶組織中分離獲得間充質(zhì)干細胞并進一步證明其分化為神經(jīng)樣細胞的能力誘導(dǎo)細胞不僅在形態(tài)上類似神經(jīng)細胞，而且表達神經(jīng)細胞的表面抗原標志分子。該課題組于2006年對臍帶干細胞的生物學特性進行了進一步研究并將其誘導(dǎo)分為肝細胞樣細胞。

Friedman等利用GFP基因?qū)肽殠чg充質(zhì)干細胞，分析了該細胞對造血干細胞移植的影響，發(fā)現(xiàn)可以促進造血作用，認為臍帶間充質(zhì)干細胞可分泌細胞因子，易于基因轉(zhuǎn)染，可能在細胞治療中具有廣泛的應(yīng)用前景。Seshareddy等于2008年建立了更為穩(wěn)定的 UCMSC體外培養(yǎng)、擴增、鑒定、儲存技術(shù)體系，提出了在儲存臍帶血干細胞的同時，制備并儲存 UCMSC具有重要的科學和應(yīng)用價值。同年，臺灣學者Chao等成功誘導(dǎo) UCMSC分化為胰島細胞，誘導(dǎo)后細胞表達胰島素和C肽，表達胰島細胞相關(guān)基因Pdx1、Hkxb9、Nkx6等，移植入鏈尿吃菌素誘導(dǎo)的糖尿病小鼠體內(nèi)具有治療效果。2008年，Weis等對 UCMSC的免疫特性進行了分析研究，發(fā)現(xiàn)具有抑制已被激活的T淋巴細胞增殖的功能，不表達CD40、CD80、CD86等免疫刺激分子，但表達I16和血管內(nèi)皮生長因子，分泌細胞因子支持造血功能，提示采用異體來源 UCMSC移植治療不會產(chǎn)生明顯的免疫排斥反應(yīng)。 Zhang等人于2009年報道將臍帶間充質(zhì)干細胞誘導(dǎo)分化為肝細胞樣細胞，誘導(dǎo)細胞表達干細胞相關(guān)的抗原標志分子。

同年， 西安臍帶細胞庫將臍帶間充質(zhì)干細胞誘導(dǎo)分化為心肌細胞，認為臍帶間充質(zhì)干細胞可能成為心臟細胞的新來源。在200年，有多家實驗用 UCMSC移植治療肺纖維化、肝纖維化、軟骨損傷，結(jié)果均證明可有效減輕組織器官的纖維化程度并可促進損傷修復(fù)。