在體外培養(yǎng)條件下，利用基礎(chǔ)培養(yǎng)基添加胎牛血清的培養(yǎng)體系對 UCMSC進(jìn)行長期傳代培養(yǎng)，它可能逐漸老化、死亡或自動分化為脂肪細(xì)胞，在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)出現(xiàn)大量的脂肪滴，這種現(xiàn)象至少說明UCMC可以分化為脂肪細(xì)胞。在體外培養(yǎng)系統(tǒng)中添加胰島素、地塞米松、吲哚美辛和異丁基黃嘌呤等也可將 UCMSC誘導(dǎo)成脂肪細(xì)胞，可見細(xì)胞內(nèi)脂滴形成和油紅O染色呈紅色。西安胎盤干細(xì)胞庫在 UCMSC定向誘導(dǎo)分化研究中，向神經(jīng)分化是研究較多，技術(shù)相對成熟的方向之一。在培養(yǎng)體系中添加神經(jīng)細(xì)胞裂解液、神經(jīng)生長因子、全反式維A酸、EGF、bFGF、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BNDF)、 Forskolin等可定向誘導(dǎo) UCMSC分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞，培養(yǎng)過程中可觀察到大部分細(xì)胞體積縮小，有神經(jīng)樣突起，胞體增大，折光性增強，免疫組化染色和RT-PCR分析證明，誘導(dǎo)后的細(xì)胞表達(dá)NF-M、MAP2等神經(jīng)元細(xì)胞的標(biāo)志分子，表明誘導(dǎo)后的細(xì)胞在形態(tài)、西安胎盤干細(xì)胞庫免疫表型和基因表達(dá)模式上符合神經(jīng)原細(xì)胞的基本標(biāo)準(zhǔn)。如果在培養(yǎng)體系中只添加EGF、bFGF兩種生長因子進(jìn)行誘導(dǎo)培養(yǎng)，細(xì)胞體積會逐漸變小,3天細(xì)胞聚集成大小不等的細(xì)胞簇，有少量細(xì)胞仍然貼壁生長。

隨著培養(yǎng)時間的延長，細(xì)胞簇繼續(xù)增大并脫離瓶底形成飄浮于培養(yǎng)液中的細(xì)胞球，形態(tài)規(guī)則，折光性強，類似于從腦組織中分離培養(yǎng)獲得的典型的神經(jīng)球，這種細(xì)胞球生長迅速,20天左右可以見到大量神經(jīng)球樣細(xì)胞團(tuán)。對神經(jīng)球進(jìn)行免疫組化染色和RT-PCR檢測相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄情況發(fā)現(xiàn)，誘導(dǎo)后的細(xì)胞表達(dá) Nestin、NeuroD1等神經(jīng)干細(xì)胞的標(biāo)志分子。同樣，一些化合物聯(lián)合生長因子也可以誘導(dǎo) UCMSC分化為神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞并表達(dá)相關(guān)的標(biāo)志分子。綜合國內(nèi)外的相關(guān)研究報道，在體外培養(yǎng)條件下，通過添加細(xì)胞生長因子和誘導(dǎo)因子可以將 UCMSC誘導(dǎo)分化成典型的神經(jīng)干細(xì)胞、神經(jīng)元樣細(xì)胞和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞樣細(xì)胞。關(guān)于轉(zhuǎn)基因誘導(dǎo) UCMSC向神經(jīng)細(xì)胞分化的研究報道較少，但從對其他干細(xì)胞的轉(zhuǎn)基因誘導(dǎo)結(jié)果分析看，將神經(jīng)營養(yǎng)因子(BNDF)基因?qū)牍撬韪杉?xì)胞可使其分化為神經(jīng)元樣細(xì)胞，西安胎盤干細(xì)胞庫特定基因?qū)?UCMSC同樣也可以誘導(dǎo)其分化為神經(jīng)細(xì)胞。隨著現(xiàn)代分子生物技術(shù)的發(fā)展，利用基因修飾、RNA干擾、基因編輯等技術(shù)誘導(dǎo) UCMSC向神經(jīng)細(xì)胞高效分化將成為現(xiàn)實。

將 UCMSC誘導(dǎo)分化為骨細(xì)胞并用于修復(fù)骨缺損一直是人們追求的目標(biāo)，國內(nèi)外學(xué)者開展了采用細(xì)胞因子、化合物、天然活性物質(zhì)等單獨或組合誘導(dǎo) UCMSC向骨細(xì)胞分化的研究，建立了一些實驗室小規(guī)模誘導(dǎo)技術(shù)，但不同實驗室采用的方法有所不同，獲得的結(jié)果也不盡一致。西安胎盤干細(xì)胞庫關(guān)于定向誘導(dǎo) UCMSC、骨髓MSC分化為成骨細(xì)胞、軟骨細(xì)胞、骨細(xì)胞的研究報道較多，但分化為破骨細(xì)胞的研究較少。 UCMSC在軟骨誘導(dǎo)培養(yǎng)基誘導(dǎo)培養(yǎng)后具有軟骨細(xì)胞的特性，阿辛利蘭染色發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外基質(zhì)富含軟骨糖蛋白，免疫組織化學(xué)染色發(fā)現(xiàn)細(xì)胞外基質(zhì)富含Ⅱ型膠原(COL2)。從華爾通膠中分離獲得的 UCMSC具有向軟骨自然分化的特點，在不加誘導(dǎo)劑進(jìn)行誘導(dǎo)的情況下長期培養(yǎng)之后，部分細(xì)胞自動分化為形態(tài)特點和表達(dá)軟骨細(xì)胞標(biāo)志分子的軟骨細(xì)胞樣細(xì)胞，且在相同的培養(yǎng)條件下 UCMSC向軟骨分化的傾向比BM-MSC更明顯。臍帶的華爾通膠中富含透明質(zhì)酸和Ⅱ型膠原，兩者由基質(zhì)干細(xì)胞分泌，是透明軟骨的重要基質(zhì)，因而可以認(rèn)為華爾通膠中的 UCMSC是具有前軟骨細(xì)胞特性的干細(xì)胞。利用無血清培養(yǎng)添加地塞米松、丙酮酸鈉、TGF-β、胰島素、轉(zhuǎn)鐵蛋白等組合誘導(dǎo)培養(yǎng)10天， UCMSC可轉(zhuǎn)化為甲苯胺藍(lán)染色陽性的細(xì)胞，進(jìn)一步進(jìn)行Ⅱ型膠原免疫組化染色呈強陽性，原位雜交檢測有Ⅱ型膠原mRNA的表達(dá)，證明誘導(dǎo)后細(xì)胞具有軟骨細(xì)胞的主要特點。

在含10%胎牛血清的 DMEM/F12培養(yǎng)基中添加地塞米松、β-磷酸甘油、抗壞血酸等培養(yǎng)1周后可見細(xì)小的鈣化結(jié)節(jié)，西安胎盤干細(xì)胞庫隨著培養(yǎng)時間的延長，鈣化結(jié)節(jié)逐漸增多，培養(yǎng)10天后用馮庫薩染色可見黑色結(jié)節(jié)。在體外培養(yǎng)條件下，不用加入誘導(dǎo)因子，僅將骨形成蛋白9(BMP9)基因?qū)?/span>UCMC后進(jìn)行培養(yǎng)觀察，發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)7天左右即呈堿性磷酸酶(ALP)染色陽性，繼續(xù)至14天左右時骨鈣素(OCN)骨橋蛋白表達(dá)量顯著上升，到21天時出現(xiàn)明顯的礦化結(jié)節(jié)。將誘導(dǎo)后的細(xì)胞注射到裸鼠皮下后，發(fā)現(xiàn)可形成異位骨組織，其中含有骨基質(zhì)和骨小梁，說明體外誘導(dǎo)后的骨樣細(xì)胞具有成骨作用，這一研究結(jié)果為 UCMSO用于構(gòu)建骨組織和修復(fù)骨缺損奠定了基礎(chǔ)。將體外培養(yǎng)的 UCMSC接種于由透明質(zhì)酸、甲殼素和羥基磷灰石組織的多孔復(fù)合支架材料上，經(jīng)光學(xué)顯微鏡和掃描電鏡觀察證實細(xì)胞生長良好后，直接將復(fù)合了 UCMSO的材料移植于骨缺損組織中，半年后取材觀察，發(fā)現(xiàn)這種材料移植后支架材料基本降解，西安胎盤干細(xì)胞庫有新的骨組織形成，力學(xué)性能和組織結(jié)構(gòu)類似正常的骨組織，而未復(fù)合 UCMSC的支架材料對照組僅見有肌腱樣組織形成缺乏骨組織結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明， UCMSC與生物材料復(fù)合后在體內(nèi)可完美修復(fù)骨損傷，說明 UCMSC在體內(nèi)外合適的環(huán)境條件下均可向骨細(xì)胞分化和成骨，結(jié)果為大段骨缺損的修復(fù)治療提供了新的思路。