UCMSC多向分化潛能分析不僅是研究其功能的基本方法，也是評價其質量的重要指標之一。干細胞的多向分化潛能是指在不同的生長環境誘導下可以被誘導分化為兩種以上不同組織類型的成熟細胞。在諸多的研究報告中，評價 UCMSC的分化能力的方法和指標是在培養體系中添加誘導因子，觀察其成骨、成脂、成神經的能力。實際上 UCMSC具有向3個胚層組織細胞分化的潛能已經得到證實，在評價其分化潛能的指標選擇上應充分考慮涵蓋3個胚層來源組織的細胞類型，同時也要考慮誘導技術的成熟性和穩定性。西安臍血干細胞庫3個胚層來源組織器官：①外胚層包括：神經系統、視網膜、虹膜肌、晶狀體、內耳上皮、皮膚的表皮及毛發、皮膚腺等衍生物、感覺器官；②中胚層包括：肌肉、骨骼、軟骨、結締組織、脂肪組織、真皮、循環系統、氣管和消化道的管壁(不含上皮)、肌腱、韌帶、大部分排泄器官、體腔膜、生殖器官等；③內胚層包括：消化道和呼吸道的上皮、肺、肝、膽、胰、甲狀腺、胸腺、泌尿系統膀胱的大部尿道和附屬腺體的上皮等。

UCMSC可塑性的重要意義在于根據其分化特性、誘導分化的特定微環境條件等，利用 UCMSC、誘導后的細胞或以 UCMSC為基礎構建的組織器官修復上述組織的損傷和退變。西安臍血干細胞庫誘導 UCMSO分化的方法主要有：①體內組織微環境誘導將 UCMSC注射到體內特定的組織微環境中，利用特定的組織微環境中的誘導因子(細胞與細胞接觸、細胞因子作用、細胞外基質等)定向誘導其向特定組織類型的功能細胞分化。在臨床上，可利用這種方法，直接將 UCMSO移植到某些損傷組織中， UCMSC在組織微環境誘導下直接參與組織損傷修復。②導入特定基因誘導：利用基因重組技術，將某些特定基因與慢病毒、反轉錄病毒腺病毒等基因載體重組，然后將重組載體與 UCMSC共培養，利用載體將基因導入 UCMSC，通過導入基因表達特定蛋白來誘導 UCMSC定向分化為功能細胞。西安臍血干細胞庫這種方法技術復雜，成本高，但誘導效率高，適于大規模誘導制備 UCMSC來源的功能細胞。③細胞因子誘導：在 UCMSC擴增培養體系中添加特定的細胞因子或細胞因子組合，可定向誘導 UCMSC分化為某些功能細胞，例如添加肝細胞生長因子誘導向肝樣細胞分化，添加神經生長因子誘導向神經細胞分化等。④化學物質誘導：許多研究報道證實，在體外培養體系中加入某些化學物質可以誘導 UCMSC定向分化，例如添加維A酸可誘導向神經元細胞分化，添加5-氮雜胞甘可誘導向心肌樣細胞分化，添加尼克酰胺誘導向胰島樣細胞分化等。⑤組織提取物誘導：將某些組織經機械粉碎、超聲破碎或反復凍融使組織細胞釋放岀細胞因子后，提取其上清液并添加到體外培養系統中，可誘導 UCMSC定向分化為相應組織中的功能細胞，例如神經提取液誘導向神經細胞分化、胰腺提取液誘導向胰島素分泌細胞分化，肝細胞提取液誘導向肝樣細胞分化等。⑥多因素聯合誘導：在體外培養體系中添加細胞因子、化學誘導物和生長因子等，可提高誘導效率，例如在添加神經組織提取液的基礎上再添加微甲酸可提高 UCMSC向神經分化的細胞比例。在體外誘導培養過程中， UCMSC的生長與分化是不可調和的矛盾，在通常條件下，一般還要加入表皮細胞生長因子、堿性成纖維細胞生長因子等，以維持或促進 UCMSC的活性。⑦細胞共培養誘導：將 UCMSC與組織或功能細胞共培養也可誘導 UCMSC向相應類型的成熟細胞分化，西安臍血干細胞庫例如將 UCMSC與胰島細胞置于同培養系統中聯合培養可誘導 UCMSC向胰島細胞分化，與機械性急性損傷后的肝組織聯合培養可誘導向肝樣細胞分化。⑧早期胚胎嵌合誘導：將 UCMSC注射到培育早期的胚胎組織之中， UCMSC可隨胚胎發育進入多種組織器官中并分化為相應組織類型的成熟細胞，例如將 UCMSC注射到大鼠的內細胞團中，可在該胚胎發育的新生鼠胸腺、肝、腎、肺、皮膚等組織中檢測到外源性 UCMSC的分布和分化。

西安臍血干細胞庫在B超等影像引導下，將 UCMSC注射到發育3個月的獼猴左側腎組織中，在其發育出生后的新生猴的右腎、肺、肝等組織可檢測到標記 UCMSC的分布和分化，說明 UCMSC在動物胚胎期注入特定組織中的 UCMSC可遷移、分布于其他組織并伴隨相應組織生長和分化。關于 UCMSC的體外誘導分化方法的研究報道甚多，但不同實驗室采用相同方法誘導 UCMSC分化的結果不盡一致，且尚未建立規模化的穩定性、重復性好的高效、簡便、低成本方法，也缺乏統一的技術規范和評價標準。因此，涉及 UCMSC的定向誘導分化及應用還需要深入研究并找到更為穩定、高效的技術方法，尤其是不會引起遺傳變異的可靠方法。