Anatomo-histologicamente, o cordão umbilical é composto por 3 camadas: a membrana amniótica – constituída por uma ou várias camadas de epitélio cúbico-escamoso, denominado epitélio umbilical, e que se pensa derivar do epitélio amniótico; os vasos umbilicais, nomeadamente duas artérias e uma veia; e o estroma – um tecido conjuntivo mucoso de origem embrionária com características especiais, denominado de geleia de Wharton, situado entre o epitélio amniótico de revestimento e os vasos umbilicais.

Por sua vez, o estroma ou geleia de Wharton subdivide-se em 3 áreas histológicas distintas, a zona sub-amniótica, a zona intervascular e a zona perivascular. O estroma é um tecido conjuntivo mucoso com células especializadas semelhantes a fibroblastos e também com alguns mastócitos, mergulhados numa substância amorfa rica em colagénio (com grande predomínio de colagénio tipo III) e em glicosaminoglicanos, principalmente ácido hialurónico. A função principal deste tecido conjuntivo é a proteção dos vasos umbilicais, evitando o seu colapso, o que iria comprometer o fluxo sanguíneo bidirecional entre a circulação maternal e a circulação fetal.

No cordão umbilical não se encontram capilares nem vasos linfáticos; as veias encontram-se enroladas no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio. O cordão umbilical representa o elo entre a mãe e o feto durante a gestação; esta estrutura tem um diâmetro médio de 1,5 cm, mede entre 60 a 65 cm de comprimento e pesa em média aproximadamente 40g – valores referentes a uma gestação de termo.

Uma vez que o cordão umbilical é um tecido descartado após o parto, a colheita de células estaminais aí residentes, assim como de outras fontes extra-embrionárias, deixa de representar um processo invasivo e tão pouco levanta questões de natureza ética, como referido anteriormente.

Um dos principais focos de interesse no que diz respeito às células estaminais mesenquimatosas (MSCs) do cordão umbilical, é a sua disponibilidade e facilidade de colheita e também o sucesso das técnicas de isolamento, o que permite a obtenção de um número suficiente de células viáveis; a extração das células mesenquimatosas estaminais (MSCs) a partir da geleia de Wharton faz-se por um processo enzimático ou mecânico, sendo possível obter um número relativamente elevado de células primárias por cordão processado: 2-10 x 105, sendo possível expandir este número 300 vezes por mais de 7 passagens sem diminuição do potencial de diferenciação.

As células MSCs têm sido isoladas de cada um dos vários compartimentos que compõem o cordão umbilical: do sangue do cordão umbilical, do sub-endotélio da veia umbilical, e da geleia de Wharton. Foi possível efetuar com sucesso a sua diferenciação em várias populações celulares, nomeadamente adipócitos, condrócitos, osteócitos, cardiomiócitos, hepatócitos, células do tecido muscular esquelético, células produtoras de insulina, assim como células com características neuronais, o que torna esta fonte de MSCs uma potencial ferramenta para transplantes alogénicos, sobretudo no campo da Medicina Regenerativa.

Foi descrita uma população de MSCs que deriva das células da geleia de Wharton, e que exibe características de MSCs tal como está definido pela Sociedade Internacional de Terapias Celulares (ISCT, International Society for Cellular Therapy): quando em proliferação e multiplicação aderem às superfícies de plástico, tal como as células mesenquimatosas têm capacidade auto renovação, exibem os marcadores de superfície das células estaminais mesenquimatosas, tais como CD44, CD73, CD90, CD105, CD117, e têm a capacidade de se diferenciarem em diferentes linhagens celulares quando expostas a meios de cultura adequados originando células de tecido ósseo, de cartilagem, de tecido adiposo, de tecido muscular e células neuronais.

Tal como outras células estaminais mesenquimatosas isoladas da medula óssea ou de outros tecidos, as células da geleia de Wharton podem servir de suporte a outras linhas celulares, nomeadamente às células estaminais hematopoiéticas; são bem toleradas pelo sistema imunitário, expressando os marcadores de superfície HLA-I e não expressando os marcadores HLA-II nem os marcadores de superfície CD45 e CD34; têm maior capacidade de expansão e crescimento mais rápido do que as células estaminais mesenquimatosas da medula óssea e podem sintetizar diferentes fatores de crescimento e citoquinas favoráveis à regeneração de tecidos e órgãos.

A maior velocidade de duplicação é uma característica comum às células estaminais mesenquimatosas derivadas do sangue fetal, às do sangue do cordão umbilical e às da geleia de Wharton e este comportamento comum pensa-se que seja um reflexo da natureza primitiva destes grupos celulares, quando comparada com as células estaminais adultas da medula óssea. A baixa imunogenicidade das células estaminais do cordão umbilical está associada à sua imaturidade, o que lhes confere vantagens sobre as células adultas estaminais da medula óssea: no caso do antigénio humano leucocitário (HLA, human leucocyte antigen) em transplantes alogénicos, não é imprescindível um emparelhamento perfeito já que estas células induzem uma menor reação imunológica.

A utilização das MSCs da geleia de Wharton, e apesar de originárias do epiblasto embrionário, não se reveste de questões de natureza ética uma vez que são colhidas após o parto; em culturas primárias e nas primeiras passagens, estas células mantêm uma combinação da maior parte dos marcadores de superfície das células estaminais embrionárias e das células estaminais mesenquimatosas; esta linha celular pode ser mantida durante pelo menos 50 passagens sem percas significativas da capacidade se auto-renovação nem da capacidade de diferenciação. Ou seja, apesar de serem consideradas células estaminais adultas (ASCs) são células extremamente jovens e por isso, com um potencial de multiplicação e de diferenciação muito superior.

Um dos principais focos de interesse no que diz respeito a este grupo de células estaminais é o facto de, ao contrário do que acontece com células estaminais embrionárias (ESCs), as células estaminais de origem extra-embrionária não são tumorigénicas. A sua disponibilidade, facilidade de colheita, o sucesso das técnicas de isolamento, o tempo de duplicação celular inferior ao das células estaminais da medula óssea permitindo a obtenção em menor espaço de tempo de um número suficiente de células viáveis, são vantagens adicionais.