Las células madre/mesénquimales (MSC) suelen caracterizarse por su capacidad de diferenciarse en linajes esqueléticos (osteogénico, condrogénico y adipogénico). Las MSC también parecen tener funciones adicionales no relacionadas con células madre en la coordinación de la morfogénesis del tejido y la organización de redes vasculares a través de interacciones con células endoteliales (ECs). Sin embargo, faltan modelos experimentales adecuados para examinar estas propiedades aparentemente únicas de las MSC. Siguiendo trabajos previos, hemos desarrollado nuestros modelos de co-cultivo in vitro 3D para permitirnos rastrear eventos de autoorganización celular en esferoides celulares heterotípicos combinando ECs, MSCs y su progenie diferenciada. En estos sistemas, las MSCs, pero no los tipos celulares fibroblásticos relacionados, promueven el ensamblaje de ECs en redes interconectadas a través de mecanismos intrínsecos, dependientes de la abundancia relativa de MSC y el número de ECs. La perturbación de la señalización endógena del factor de crecimiento derivado de plaquetas (PDGF) aumentó significativamente la longitud, anchura y ramificación de la red de ECs. Cuando las MSCs se pre-diferenciaron hacia un linaje osteogénico o condrogénico y se co-cultivaron como esferoides 3D mixtos, se segregaron en regiones polares óseas y condrales. En presencia de ECs, las MSCs pre-diferenciadas se redistribuyeron para formar un núcleo celular mixto central con una capa ósea externa. Nuestros hallazgos demuestran las propiedades intrínsecas de autoorganización de las MSCs, lo que puede ampliar su uso en medicina regenerativa y avanzar en los enfoques actuales.