西安脐带细胞库是胎儿时期连接母体与胎儿的索状结构，一端连接于胎儿腹壁的脐轮，另一端连接于胎盘的胎儿面，脐带内含2条脐动脉、1条脐静脉。脐带早由羊膜包卷着尿囊和卵黄囊的柄状伸长部而生长形成，随着卵黄囊的逐渐退化，脐血管逐渐形成，血管周围可见疏松的胶状间充质。脐带呈灰白色，长度在30~70cm，平均长度约50cm，直径在1.5-2cm，重量在60-140g。脐带的功能是作为母体与胎儿间气体交换、营养物质供应和代谢产物排除的通道，脐动脉管壁较厚，管腔较小，脐静脉管壁较薄，管腔较大。西安脐带细胞库的解剖结构由三部分组成：外层为羊膜被覆上皮覆盖，脐血管位于中央，位于两者之间的是黏液结缔组织，由英国解剖学家 Wharton于1656年先描述，因此称之为华尔通胶( Wharton Jelly)，华尔通胶对脐血管起支撑和保护作用。

华尔通胶中存在着一种成纤维样细胞，该细胞具有自我更新、增殖和多向分化潜能，被称为人脐带间充质干细胞( human umbilical cord mesnchymal stem cells hUCMSC)一直以来，人们都将分娩后的脐带当作废弃物抛弃，但在脐带发现MSC之后，脐带变废为宝，成了人类干细胞的新来源，人们对其生物学特性及其应用开展了广泛研究，已经成为成体干细胞研究中具有应用优势的干细胞之一(图3-1)

近年来，研究者分别从脐带血、脐静脉内皮、脐带华尔通胶等部位分离出间充质干细胞并建立了体外纯化、扩增技术体系，为 UCMSC的研究与应用提供了技术和材料。2003年，Prices等首次报道了从脐带血中分离出间充质样细胞，经过鉴定其表型和骨髓间充质干细胞相似，但是数量很少，只占了总检测样本量的14；Covas等从脐静脉内皮分离出少量成纤维样细胞，可分化为脂肪细胞和成骨细胞，并表达间充质干细胞的表面标记。

Wang等的研究表明，胎儿脐带华尔通胶部位能分离得到大量表达间充质干细胞表面标记的基质细胞，并具有分化为脂肪、软骨、成骨和心肌细胞的能力。美国科学家 Mitchell等于2003年从脐带华通胶中分离获得混合细胞，发现其在体外增殖能力极强，可以被诱导分化为神经元和神经胶质细胞。同年，俄罗斯科学家 Romanov等也从脐带组织中分离获得间充质干细胞，发现其形态和免疫表型与骨髓间充质干细胞具有相似性，因此认为西安脐带细胞库组织中存在有具备多向分化潜能的多能干细胞。之后关于 UCMSC的研究在世界各地广泛开展，证明了从脐带华通胶中分离获得的多能干细胞为间充质类干细胞。

2004年，Kim等从脐带组织中分离获得间充质干细胞样细胞，对其表型和分化能力进行了分析研究，证明不表达血管内皮细胞特异性抗原vWF、Fik-1和PECAM-1，可被诱导分化为脂肪细胞和骨细胞。2004年，Panepucci等从脐静脉组织分离获得间充质干细胞，并对其免疫表型、分化潜能等与骨髓间充质干细胞进行了比较研究，发现这两种细胞有相似的基本特性，但在成骨分化能力上有一定差异。2006年，我国科学家Lu等从脐带组织中分离获得间充质干细胞，证明其具有骨髓间充质干细胞的特性，包括生长形态、免疫表型、细胞周期、成骨成脂分化和支持骨髓造血功能等。西安脐带细胞库科学家Ma等于2005年从脐带组织中分离获得间充质干细胞并进一步证明其分化为神经样细胞的能力诱导细胞不仅在形态上类似神经细胞，而且表达神经细胞的表面抗原标志分子。该课题组于2006年对脐带干细胞的生物学特性进行了进一步研究并将其诱导分为肝细胞样细胞。

Friedman等利用GFP基因导入脐带间充质干细胞，分析了该细胞对造血干细胞移植的影响，发现可以促进造血作用，认为脐带间充质干细胞可分泌细胞因子，易于基因转染，可能在细胞治疗中具有广泛的应用前景。Seshareddy等于2008年建立了更为稳定的 UCMSC体外培养、扩增、鉴定、储存技术体系，提出了在储存脐带血干细胞的同时，制备并储存 UCMSC具有重要的科学和应用价值。同年，台湾学者Chao等成功诱导 UCMSC分化为胰岛细胞，诱导后细胞表达胰岛素和C肽，表达胰岛细胞相关基因Pdx1、Hkxb9、Nkx6等，移植入链尿吃菌素诱导的糖尿病小鼠体内具有治疗效果。2008年，Weis等对 UCMSC的免疫特性进行了分析研究，发现具有抑制已被激活的T淋巴细胞增殖的功能，不表达CD40、CD80、CD86等免疫刺激分子，但表达I16和血管内皮生长因子，分泌细胞因子支持造血功能，提示采用异体来源 UCMSC移植治疗不会产生明显的免疫排斥反应。 Zhang等人于2009年报道将脐带间充质干细胞诱导分化为肝细胞样细胞，诱导细胞表达干细胞相关的抗原标志分子。

同年， 西安脐带细胞库将脐带间充质干细胞诱导分化为心肌细胞，认为脐带间充质干细胞可能成为心脏细胞的新来源。在200年，有多家实验用 UCMSC移植治疗肺纤维化、肝纤维化、软骨损伤，结果均证明可有效减轻组织器官的纤维化程度并可促进损伤修复。