Los estudios preclínicos han demostrado la eficacia de las células madre mesenquimatosas (MSCs) que expresan el ligando de apoptosis inducida por el factor de necrosis tumoral (TNF) relacionado (TRAIL) o MSC-TRAIL contra varios tumores. Sin embargo, debido a la existencia de células madre cancerosas (CSCs), algunos tumores, incluido el cáncer de pulmón de células no pequeñas (NSCLC), presentan resistencia a TRAIL. Este estudio fue diseñado para evaluar la capacidad de utilizar quimioterapias de primera línea, incluyendo cisplatino, 5-fluorouracilo (5-FU) y vinorelbine, como quimiosensibilizadores en CSCs CD133+ (positivas para prominina-1) derivadas de líneas celulares de NSCLC (A549, H460 y H2170) con el propósito de inhibición inducida por MSC-TRAIL. Mostramos que MSC-TRAIL era resistente a las tres quimioterapias en comparación con las líneas celulares de NSCLC, lo que sugiere que las quimioterapias tenían poco efecto en la viabilidad de MSC-TRAIL. El pretratamiento con cisplatino o 5-FU, pero no con vinorelbine, pudo aumentar la eficacia de MSC-TRAIL para matar las CSCs derivadas de A549 resistentes a TRAIL. El estudio también demostró que tanto 5-FU como vinorelbine eran un quimiosensibilizador efectivo, utilizado para aumentar el efecto antitumoral de MSC-TRAIL contra las CSCs derivadas de H460 y H2170. Además, se observó que el pretratamiento con cisplatino mejoraba el efecto de MSC-TRAIL en las CSCs derivadas de H460; sin embargo, este efecto no se detectó en las CSCs derivadas de H2170. Estos hallazgos sugieren que un pretratamiento con ciertas quimioterapias en NSCLC podría potenciar el efecto antitumoral de MSC-TRAIL para dirigirse a las CSCs, y por lo tanto, la combinación de quimioterapias y MSC-TRAIL podría servir como un enfoque novedoso para el tratamiento de NSCLC.