CD133抗原可被3種CD133抗體識別：克隆AC133、293C3和AC141。AC133直接與CD133/1糖基化抗原表位結合，可用于從外周血、骨髓、臍帶血及其它組織中分析和分選CD133+細胞。單克隆抗體293C3和AC141識別抗原表位CD133/2，主要用于MACS分選后CD133+細胞的熒光染色。多數情況下CD133/1和CD133/2識別同種細胞，只是有表達強度的差別，但是在骨髓增生異常綜合征（myelodysplastic syndrome，MDS）和某些急性髓性白血病（acute myeloid leukemia，AML）中發現CD133/1和CD133/2表達不同，或者正常表達強度紊亂。
　　造血系統中，CD133在35-75%的CD34+細胞亞群上表達，主要見于人類胎肝、骨髓、臍帶血、外周血中CD34bright干細胞和前體細胞，包括CD34bright、CD38neg/dim、HLA-DRneg/dim、CD90+和CD117+細胞。此外，CD133也見于這些組織的一小部分CD34-細胞，在成熟的血細胞上不表達。與CD34抗原不同的是，CD133在晚期祖細胞，如前B細胞、紅系集落形成單位（colony forming unit-erythrocyte, CFU-E）、粒系集落形成單位（colony forming unit-granulocyte, CFU-G）上不表達。最近發現CD133也表達于內皮前體細胞、胎兒神經干細胞和發育中的上皮細胞。
（1）CD133分選在造血起始細胞研究中的應用
　　MACS分選后CD133+細胞功能性研究表明，CD133+細胞具有長期培養起始細胞（Long-term culture-initiating cells，LTC-IC）和長期重建造血細胞（Long term repopulation cells, LTRC）的能力，為最原始的造血細胞，移植給宿主后可以長期植活。此外，最近研究發現LTC-IC主要見于AC133+CD34+亞群，一小群CD133+/CD34-細胞也具有長期增殖潛能，故認為AC133為原始造血細胞群（包括CD34-細胞）標志。Rappold等所做的臍帶血CD34和CD133分選研究發現同一份標本的CD34+細胞擴增潛能低于CD133+細胞。因此AC133分選可能優于CD34分選。
（2）干細胞可塑性研究
　　CD133是一個高度保守的抗原，功能不清。為了研究CD133+細胞特性，Handgretinger等使用MACS技術純化了G-CSF動員后健康成人志愿者的CD133+干細胞，純度達到94%。加入Flt3/Flk2配體和IL-6體外培養純化的CD133+細胞，6周后會出現粘附細胞群。這些細胞不表達CD34或者CD133，也不表達內皮細胞、間充質細胞、樹突狀細胞的標志。與干細胞因子（Stem cell factor, SCF）共同孵育后，非粘附細胞部分表達CD133，但是CD34陰性。這些非粘附的CD34-細胞在非糖尿病/嚴重聯合免疫缺陷（Non obese diabetes/Severe combined immunodeficiency disease，NOD/SCID）小鼠體內高度植活。移植后NOD/SCID小鼠骨髓沒有分選的單個核細胞或者CD133+干細胞會在第二受者體內植活。CD133+造血前體細胞可以產生CD133-CD34-粘附細胞群，這些細胞可以再形成在NOD/SCID小鼠體內有高度植活潛能的CD133+CD34-干細胞群，表明造血前體細胞具有可塑性。
　　Poznansky等使用MACS技術分選出骨髓AC133陽性細胞或者CD34陽性CD2陰性細胞，并使用三維空間結構重建胸腺環境，將分選后細胞在人造基質中培養，14天后研究發現可以重新生成T細胞（相當于人類胎兒胸腺細胞），并且逐漸成熟，具有功能。
（3）表型分析
　　Buhring等使用MiniMACS分選骨髓AC133和CD34陽性細胞，然后進行免疫熒光檢測。發現CD34+AC133+含有最原始的前體細胞和髓系前體細胞；CD34+AC133-細胞主要為B細胞和紅系晚期前體細胞。0.2-0.7%AC133陽性細胞不表達CD34。AC133陽性細胞中，多數為AC133弱表達，0.1-0.7%AC133高表達。AC133弱表達細胞表型：CD71low/-，CD38low，CD117+，CD135+不表達CD10；AC133強表達細胞表型：CD71-，CD117-，CD10-，CD38low，CD135+，HLA-DRhigh，CD45+(這些細胞比較小，但是Hoechst 33342染色陰性)。CD34+/CD38-骨髓細胞均表達AC133。受體共表達分析：血管生成素受體（angiopoietin receptors）: TIE (67.6%)和TEK (36.8%)；血管內皮生長因子受體（vascular endothelial growth factor receptors）: FLT1 (7%)，FLT4 (3.2%)，KDR (10.4%)；受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase）: HEr-2 (15.4%)，FLT3 (CD135；77.6%)。
（4）后續分子生物學研究
　　Li等使用MACS技術從60-100ml臍帶血中分選出0.5-1×106AC133+細胞，并用RT-PCR和Southern Blot方法進行后續mRNA 分析。Miyazato等使用MiniMACS陽性分選MDS、AML、CML以及正常對照的外周血和骨髓CD133陽性細胞，純度高達95%，分選后進行總RNA分離、cDNA合成、基因芯片分析。結果發現有許多基因在AML或者MDS中以疾病特異性方式表達，Dlk基因選擇性地表達于MDS，在AML中不表達。
　　Hariharan等將分選后臍帶血AC133陽性細胞與HIV感染的CD4+單核細胞/巨噬細胞或者淋巴細胞共同培養，7天后重復進行AC133分選，去除單核細胞和淋巴細胞。20天后使用RT-PCR方法檢測HIV感染情況。結果發現7天后CFU數在感染細胞和未感染細胞沒有顯著差別，培養對CD34陽性細胞沒有影響。新鮮分選的AC133+CD34+細胞中沒有病毒復制，上清和淋巴細胞、單核/巨噬細胞中也沒有。說明AC133+CD34+細胞對HIV感染耐受，不會成為病毒存儲地。
（5）CD133分選在白血病研究中的應用
　　有報道發現某些CD34陽性的AML、急性淋巴細胞白血?。╝cute lymphocytic leukemia，ALL）患者的腫瘤細胞不表達CD133。因此，CD133分選細胞已被用來進行自體移植治療CD133陰性的急性白血病。de Wynter等研究發現未治療的慢性粒細胞白血病（chronic myeloid leukemia, CML）患者骨髓和外周血中AC133+CD34+細胞比例明顯低于正常供者。對分選后高純度AC133+細胞和CD34+細胞進行FISH檢測，發現AC133+細胞含有的bcr/abl陰性細胞比例比CD34陽性細胞群高3-5倍。因此認為CML患者中AC133表達主要局限于ph染色體陰性(殘留正常細胞)干祖細胞，而CD34+細胞群均含有惡性克隆。
（6）CD133分選在非造血系統研究中的應用
　　最近發現CD133還可以作為其它非造血干、祖細胞的表面標志，如神經干細胞（neural stem cell, NSC）、胚胎干細胞系和具有多向分化潛能的成熟干細胞，這些細胞均為CD34-細胞。
　　首都醫科大學北京神經科學研究所的于爽等使用MACS技術CD133間接磁珠分選人類胎兒腦室區神經前體細胞。發現CD133+細胞可以分化為神經元和神經膠質，表明這群細胞有自我更新的能力，有多系分化潛能。Stamm等進行的體外實驗證實，外周血來源的CD133+ 細胞可以分化為神經細胞，具有臨床應用前景，可用于一些神經系統疾病的細胞治療，包括脊髓損傷，阿爾茨海默綜合征和帕金森氏病。
　　Gehling等對AC133陽性分選后細胞進行培養和克隆分析。加入干細胞生長因子、VEGF培養兩周，1-2小時后細胞變得粘附（單層內皮細胞形態），6-7天后非粘附細胞增殖，將這些細胞轉移后可以重復出現粘附和增殖過程。將腫瘤細胞株、AC133來源的培養細胞、或者兩者聯合注入SCID小鼠體內，單腫瘤細胞注入的小鼠腫瘤細胞僅在注射部位生長，聯合注入的小鼠腫瘤比較大，顯示不同形態，沒有壞死。因此AC133來源的細胞可能通過血管生成機制促進腫瘤細胞發育。
　　許多學者從臍帶血和骨髓中分選出CD133陽性細胞，體外培養證實能夠分化為內皮細胞。因此有人提出，既然CD133+細胞在體外可以分化為內皮細胞，那么體內試驗可能會在心肌梗塞患者中，通過血管再生改善患者心功能。目前已經進入臨床研究階段。
(7)癌癥干細胞研究
　　Singh等發現不同惡性程度的腦部腫瘤細胞表達不同水平的CD133，MACS技術進行CD133分選后，陽性細胞有干細胞活性，以非粘附性腫瘤細胞形式生長和擴增，證實了腫瘤細胞中有自我更新能力的是CD133陽性細胞亞群。對分選細胞的進一步分析表明，CD133陽性腫瘤細胞不是遷移的正常神經干細胞，而是腫瘤干細胞。
CliniMACS CD133分選
　　在人們發現CD133是比CD34更早的造血干細胞標志后，CD133分選引起人們更大的興趣。研究發現一些類型的急性白血病中，腫瘤細胞表達CD34但不表達CD133。CD133分選是自體移植時體外凈化神經母細胞瘤、ALL和AML移植物的很好方法。在對動員的外周血采集物進行CD133+祖細胞分選的同時，可以有效去除T細胞。因此，單獨CD133+分選或聯合CD34分選，已成為除CD34分選外的另一個可供選擇的富集造血祖細胞，去除腫瘤細胞和/或免疫效應細胞的方法。
　　Bonanno等研究發現臨床級分選臍帶血CD133陽性細胞可以得到適量原始造血前體細胞，這些細胞具有很高造血活性以及體外間充質細胞的潛能。
　　CD133也是人類成血管細胞和非造血系統干細胞的一個很好的標志。為了改善缺血心肌中組織再生，Ghodsizad等和Stamm等在給心肌梗死患者做冠狀動脈搭橋手術和激光心肌血運重建手術時，心肌內注入自體骨髓來源的干細胞，劑量為1.5-9.7×106cells，純度高達97%。結果表明術中使用CliniMACS分選的CD133陽性細胞，可以有效改善血流灌注，挽救缺血心肌，增強左室功能，適用于擇期手術和急診血管重建手術。