Las enfermedades neurodegenerativas (NDDs), que son enfermedades crónicas y progresivas, son una creciente preocupación de salud. Entre los métodos terapéuticos, la terapia basada en células madre es un enfoque atractivo para el tratamiento de NDD debido a las características de las células madre como su capacidad angiogénica, efectos antiinflamatorios, paracrinos y antiapoptóticos, y capacidad de homing a la región cerebral dañada. Las células madre mesenquimales derivadas de médula ósea humana (hBM-MSCs) son agentes terapéuticos atractivos para NDD debido a su amplia disponibilidad, fácil obtención y manipulación in vitro y la falta de problemas éticos. La expansión ex vivo de hBM-MSCs antes del trasplante es esencial debido a los bajos números de células en aspirados de médula ósea. Sin embargo, la calidad de hBM-MSC disminuye con el tiempo después de desprenderse de los platos de cultivo, y la capacidad de hBM-MSCs para diferenciarse después de desprenderse de los platos de cultivo sigue siendo poco comprendida. El análisis convencional de las características de hBM-MSCs antes del trasplante al cerebro tiene varias limitaciones. Sin embargo, los análisis ómicos proporcionan un perfil molecular más completo de sistemas biológicos multifactoriales. Los enfoques ómicos y de aprendizaje automático pueden manejar grandes volúmenes de datos y proporcionar una caracterización más detallada de hBM-MSCs. Aquí, proporcionamos una breve revisión sobre la aplicación de hBM-MSCs en el tratamiento de NDD y una descripción general del análisis ómico integrado de la calidad y capacidad de diferenciación de hBM-MSCs desprendidas de platos de cultivo para una exitosa terapia con células madre.