CD133抗原可被3种CD133抗体识别：克隆AC133、293C3和AC141。AC133直接与CD133/1糖基化抗原表位结合，可用于从外周血、骨髓、脐带血及其它组织中分析和分选CD133+细胞。单克隆抗体293C3和AC141识别抗原表位CD133/2，主要用于MACS分选后CD133+细胞的荧光染色。多数情况下CD133/1和CD133/2识别同种细胞，只是有表达强度的差别，但是在骨髓增生异常综合征（myelodysplastic syndrome，MDS）和某些急性髓性白血病（acute myeloid leukemia，AML）中发现CD133/1和CD133/2表达不同，或者正常表达强度紊乱。
　　造血系统中，CD133在35-75%的CD34+细胞亚群上表达，主要见于人类胎肝、骨髓、脐带血、外周血中CD34bright干细胞和前体细胞，包括CD34bright、CD38neg/dim、HLA-DRneg/dim、CD90+和CD117+细胞。此外，CD133也见于这些组织的一小部分CD34-细胞，在成熟的血细胞上不表达。与CD34抗原不同的是，CD133在晚期祖细胞，如前B细胞、红系集落形成单位（colony forming unit-erythrocyte, CFU-E）、粒系集落形成单位（colony forming unit-granulocyte, CFU-G）上不表达。最近发现CD133也表达于内皮前体细胞、胎儿神经干细胞和发育中的上皮细胞。
（1）CD133分选在造血起始细胞研究中的应用
　　MACS分选后CD133+细胞功能性研究表明，CD133+细胞具有长期培养起始细胞（Long-term culture-initiating cells，LTC-IC）和长期重建造血细胞（Long term repopulation cells, LTRC）的能力，为最原始的造血细胞，移植给宿主后可以长期植活。此外，最近研究发现LTC-IC主要见于AC133+CD34+亚群，一小群CD133+/CD34-细胞也具有长期增殖潜能，故认为AC133为原始造血细胞群（包括CD34-细胞）标志。Rappold等所做的脐带血CD34和CD133分选研究发现同一份标本的CD34+细胞扩增潜能低于CD133+细胞。因此AC133分选可能优于CD34分选。
（2）干细胞可塑性研究
　　CD133是一个高度保守的抗原，功能不清。为了研究CD133+细胞特性，Handgretinger等使用MACS技术纯化了G-CSF动员后健康成人志愿者的CD133+干细胞，纯度达到94%。加入Flt3/Flk2配体和IL-6体外培养纯化的CD133+细胞，6周后会出现粘附细胞群。这些细胞不表达CD34或者CD133，也不表达内皮细胞、间充质细胞、树突状细胞的标志。与干细胞因子（Stem cell factor, SCF）共同孵育后，非粘附细胞部分表达CD133，但是CD34阴性。这些非粘附的CD34-细胞在非糖尿病/严重联合免疫缺陷（Non obese diabetes/Severe combined immunodeficiency disease，NOD/SCID）小鼠体内高度植活。移植后NOD/SCID小鼠骨髓没有分选的单个核细胞或者CD133+干细胞会在第二受者体内植活。CD133+造血前体细胞可以产生CD133-CD34-粘附细胞群，这些细胞可以再形成在NOD/SCID小鼠体内有高度植活潜能的CD133+CD34-干细胞群，表明造血前体细胞具有可塑性。
　　Poznansky等使用MACS技术分选出骨髓AC133阳性细胞或者CD34阳性CD2阴性细胞，并使用三维空间结构重建胸腺环境，将分选后细胞在人造基质中培养，14天后研究发现可以重新生成T细胞（相当于人类胎儿胸腺细胞），并且逐渐成熟，具有功能。
（3）表型分析
　　Buhring等使用MiniMACS分选骨髓AC133和CD34阳性细胞，然后进行免疫荧光检测。发现CD34+AC133+含有最原始的前体细胞和髓系前体细胞；CD34+AC133-细胞主要为B细胞和红系晚期前体细胞。0.2-0.7%AC133阳性细胞不表达CD34。AC133阳性细胞中，多数为AC133弱表达，0.1-0.7%AC133高表达。AC133弱表达细胞表型：CD71low/-，CD38low，CD117+，CD135+不表达CD10；AC133强表达细胞表型：CD71-，CD117-，CD10-，CD38low，CD135+，HLA-DRhigh，CD45+(这些细胞比较小，但是Hoechst 33342染色阴性)。CD34+/CD38-骨髓细胞均表达AC133。受体共表达分析：血管生成素受体（angiopoietin receptors）: TIE (67.6%)和TEK (36.8%)；血管内皮生长因子受体（vascular endothelial growth factor receptors）: FLT1 (7%)，FLT4 (3.2%)，KDR (10.4%)；受体酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase）: HEr-2 (15.4%)，FLT3 (CD135；77.6%)。
（4）后续分子生物学研究
　　Li等使用MACS技术从60-100ml脐带血中分选出0.5-1×106AC133+细胞，并用RT-PCR和Southern Blot方法进行后续mRNA 分析。Miyazato等使用MiniMACS阳性分选MDS、AML、CML以及正常对照的外周血和骨髓CD133阳性细胞，纯度高达95%，分选后进行总RNA分离、cDNA合成、基因芯片分析。结果发现有许多基因在AML或者MDS中以疾病特异性方式表达，Dlk基因选择性地表达于MDS，在AML中不表达。
　　Hariharan等将分选后脐带血AC133阳性细胞与HIV感染的CD4+单核细胞/巨噬细胞或者淋巴细胞共同培养，7天后重复进行AC133分选，去除单核细胞和淋巴细胞。20天后使用RT-PCR方法检测HIV感染情况。结果发现7天后CFU数在感染细胞和未感染细胞没有显著差别，培养对CD34阳性细胞没有影响。新鲜分选的AC133+CD34+细胞中没有病毒复制，上清和淋巴细胞、单核/巨噬细胞中也没有。说明AC133+CD34+细胞对HIV感染耐受，不会成为病毒存储地。
（5）CD133分选在白血病研究中的应用
　　有报道发现某些CD34阳性的AML、急性淋巴细胞白血病（acute lymphocytic leukemia，ALL）患者的肿瘤细胞不表达CD133。因此，CD133分选细胞已被用来进行自体移植治疗CD133阴性的急性白血病。de Wynter等研究发现未治疗的慢性粒细胞白血病（chronic myeloid leukemia, CML）患者骨髓和外周血中AC133+CD34+细胞比例明显低于正常供者。对分选后高纯度AC133+细胞和CD34+细胞进行FISH检测，发现AC133+细胞含有的bcr/abl阴性细胞比例比CD34阳性细胞群高3-5倍。因此认为CML患者中AC133表达主要局限于ph染色体阴性(残留正常细胞)干祖细胞，而CD34+细胞群均含有恶性克隆。
（6）CD133分选在非造血系统研究中的应用
　　最近发现CD133还可以作为其它非造血干、祖细胞的表面标志，如神经干细胞（neural stem cell, NSC）、胚胎干细胞系和具有多向分化潜能的成熟干细胞，这些细胞均为CD34-细胞。
　　首都医科大学北京神经科学研究所的于爽等使用MACS技术CD133间接磁珠分选人类胎儿脑室区神经前体细胞。发现CD133+细胞可以分化为神经元和神经胶质，表明这群细胞有自我更新的能力，有多系分化潜能。Stamm等进行的体外实验证实，外周血来源的CD133+ 细胞可以分化为神经细胞，具有临床应用前景，可用于一些神经系统疾病的细胞治疗，包括脊髓损伤，阿尔茨海默综合征和帕金森氏病。
　　Gehling等对AC133阳性分选后细胞进行培养和克隆分析。加入干细胞生长因子、VEGF培养两周，1-2小时后细胞变得粘附（单层内皮细胞形态），6-7天后非粘附细胞增殖，将这些细胞转移后可以重复出现粘附和增殖过程。将肿瘤细胞株、AC133来源的培养细胞、或者两者联合注入SCID小鼠体内，单肿瘤细胞注入的小鼠肿瘤细胞仅在注射部位生长，联合注入的小鼠肿瘤比较大，显示不同形态，没有坏死。因此AC133来源的细胞可能通过血管生成机制促进肿瘤细胞发育。
　　许多学者从脐带血和骨髓中分选出CD133阳性细胞，体外培养证实能够分化为内皮细胞。因此有人提出，既然CD133+细胞在体外可以分化为内皮细胞，那么体内试验可能会在心肌梗塞患者中，通过血管再生改善患者心功能。目前已经进入临床研究阶段。
(7)癌症干细胞研究
　　Singh等发现不同恶性程度的脑部肿瘤细胞表达不同水平的CD133，MACS技术进行CD133分选后，阳性细胞有干细胞活性，以非粘附性肿瘤细胞形式生长和扩增，证实了肿瘤细胞中有自我更新能力的是CD133阳性细胞亚群。对分选细胞的进一步分析表明，CD133阳性肿瘤细胞不是迁移的正常神经干细胞，而是肿瘤干细胞。
CliniMACS CD133分选
　　在人们发现CD133是比CD34更早的造血干细胞标志后，CD133分选引起人们更大的兴趣。研究发现一些类型的急性白血病中，肿瘤细胞表达CD34但不表达CD133。CD133分选是自体移植时体外净化神经母细胞瘤、ALL和AML移植物的很好方法。在对动员的外周血采集物进行CD133+祖细胞分选的同时，可以有效去除T细胞。因此，单独CD133+分选或联合CD34分选，已成为除CD34分选外的另一个可供选择的富集造血祖细胞，去除肿瘤细胞和/或免疫效应细胞的方法。
　　Bonanno等研究发现临床级分选脐带血CD133阳性细胞可以得到适量原始造血前体细胞，这些细胞具有很高造血活性以及体外间充质细胞的潜能。
　　CD133也是人类成血管细胞和非造血系统干细胞的一个很好的标志。为了改善缺血心肌中组织再生，Ghodsizad等和Stamm等在给心肌梗死患者做冠状动脉搭桥手术和激光心肌血运重建手术时，心肌内注入自体骨髓来源的干细胞，剂量为1.5-9.7×106cells，纯度高达97%。结果表明术中使用CliniMACS分选的CD133阳性细胞，可以有效改善血流灌注，挽救缺血心肌，增强左室功能，适用于择期手术和急诊血管重建手术。