间充质干细胞的自我更新和多向分化潜能，为临床上组织再生治疗提供了可能。一方面间充质干细胞进入特定损伤部位后可在局部组织微环境条件下直接分化为相应的功能细胞，另一方面还可以分泌多种生物活性因子刺激内源性的周边组织细胞生长增殖，当然这种增殖生长也是通过内源性组织特异性干细胞分裂增殖实现的，结果都是促进组织再生，或者至少是阻止组织进一步被破坏并帮助它修复。大量体外实验证实，西安脂肪干细胞存储间充质干细胞可以在一定条件下诱导分化为骨、软骨、脂肪、神经、肝脏、胰腺、肌肉等多种组织细胞。组织损伤或缺损，临床上常见的要算神经损伤和骨缺损，各种创伤很容易导致神经损伤和骨折、骨不连甚至骨缺损，现有的治疗方法不多且效果不好，尤其是神经损伤，在相当长的时间内曾被认为损伤后不能再生。

间充质干细胞自我更新和多向分化潜能的生物学特性很容易让临床医师想到把间充质干细胞用于治疗神经损伤和骨缺损。研究显示，静脉注射间充质干细胞洽疗脑缺血动物模型，间充质干细胞可以通过血-脑屏障进入脑组织内并分化为神经元神经胶质细胞，并激发内源性神经干细胞增殖生长，促进神经再生和血管再生，改善脑缺血动物模型的临床症状。实验研究进一步表明，如果在植入大鼠模型之前用含有神经生长因子的培养基培养间充质干细胞，然后再植入体内，大鼠的认知和行为能力都有明显的提高；如果同时联合NO治疗，则可更快促进血管和神经元细胞的再生。西安脂肪干细胞存储移植间充质干细胞治疗帕金森病，可以发现患者脑组织局部生成了更多的多巴胺，并缓解了帕金森病的临床症状。间充质干细胞移植治疗骨科疾病显示，间充质干细胞可以再生肌腱、软骨和骨组织，促进损伤组织的愈合。由于骨缺损往往出现较大的缺失空间，就算将大量的间充质干细胞直接注射到损伤部位，也很难解决缺失空间较大，不利于组织再生修复的困难。生物医学科学家将间充质干细胞种植到某种支架材料上，使细胞黏附到支架上，再移植到创伤部位，能够很好地为间充质干细胞的生存分化提供较好的微环境，很好地修复模型动物的骨缺损。复合了间充质干细胞的胶原纤维，也更好地修复了肌腱的损伤，再生的肌腱更粗壮、更成熟、生物学性能更优。这种方法应用前景广阔，被认为是未来组织修复的好方法，也发展成为一个崭新的研究领域——西安脂肪干细胞存储组织工程。

间充质干细胞在治疗先天性骨形成不良等遗传性疾病也收到一定的效果。骨形成不良是由于不能合成I型胶原导致骨矿减少，患者表现为多发性骨折、严重的骨畸形等临床症状。临床试验显示，移植异体间充质干细胞给骨形成不良患者3个月后，可在骨组织里检测到1.5%~2、0%的供体来源的细胞，并且骨矿含量增加，生长加速，骨折减少。异体间充质干细胞移植治疗进行性肌营养不良症患者也观察到类似的结果，提示异体间充质干细胞移植可以改善或缓解部分遗传性疾病患者的临床症状。西安脂肪干细胞存储遗传性疾病治疔的关键在于修正错误的基因表达或重建基因表达，即在体外导入或删除某一或某些基因以获得遗传修饰过的细胞，这种细胞具有正常的细胞形态和生物学功能，可以生产分泌某些治疗性蛋白等，移植这些细胞就可能从根本上治愈遗传性疾病，这已经成为生命科学领域中的研究热点和前沿课题。开展基因治疗，寻找合适的载体和供体细胞以构建基因工程细胞是技术关键。其中供体细胞要求取材方便，容易扩增培养，寿命较长，很显然，间充质干细胞是构建基因工程细胞好的供体细胞。移植表达L-DOPA的基因工程化间充质干细胞治疗帕金森动物模型，取得了较明显的效果。西安脂肪干细胞存储Bcl-2基因修饰的间充质干细胞，体外降低了32%的死亡率，在低氧状态下增加血管内皮生长因子表达量超过50%，心室内注射这些干细胞治疗急性心肌梗死模型，梗死区的血管密度增加15%，效果好于单纯移植未经修饰的间充质干细胞治疗。