神经干细胞研究概述

边缘

长期以来 ,人们一直认为 ,成年哺乳动物脑内神经细胞不具备更新能力 ,一旦受损乃至死亡 ,不能再生 ,这种观点使人们对帕金森病、多发性硬化及脑脊髓损伤的治疗受到了很大的限制。虽然传统的药物及手术取得了一定的进展 ,但是仍不能达到满意的效果。近年来 ,生物医学技术迅猛发展 ,神经生物学的重要进展之一是发现神经干细胞的存在 ,特别是成体脑内神经干细胞的分离和鉴定具有划时代意义。本文对神经干细胞的特点、分布、分化机制及应用等研究进展做一综述。

1　神经干细胞的特点
+ M/ E/ g( o  z2 G: B神经干细胞的特点如下 :①神经干细胞可以分化。②通过分裂产生相同的神经干细胞来维持自身的存在 ,同时 ,也能产生子细胞并进一步分化成各种成熟细胞。干细胞可连续分裂几代 ,也可在较长时间内处于静止状态。③神经干细胞通过两种方式生长 ,一种是对称分裂 ,形成两个相同的神经干细胞 ;另一种是非对称分裂 ,由于细胞质中的调节分化蛋白不均匀的分配 ,使得一个子细胞不可逆的走向分化的终端而成为功能专一的分化细胞 ,另一个子细胞则保持亲代的特征 ,仍作为神经干细胞保留下来。分化细胞的数目受分化前干细胞的数目和分裂次数控制。

) P8 c& }9 A/ {- I  \2　神经干细胞与其它类型干细胞的关系
按分化潜能的大小 ,干细胞基本上可分为 3种类型 :第一类是全能干细胞 ,它具有形成完整个体的分化潜能 ,具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力 ,可以无限增殖并分化成全身 2 0 0多种细胞组织的潜能 ,进一步形成机体的所有组织、器官进而形成个体 ;第二类是多能干细胞 ,这种干细胞也具有分化多种细胞组织的潜能 ,但却失去了发育成完整个体的能力 ,发育潜能受到一定的限制 ;第三类是单能干细胞 ,如神经干细胞等 ,这种细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。然而横向分化的发现 ,使这个观点受到了挑战 ,神经干细胞可以分化成造血细胞。总之 ,生命体通过干细胞的分裂来实现细胞的更新及保证持续生长。随着基因工程、胚胎工程、细胞工程及组织工程等各种生物技术的快速发展 ,按照一定的目的 ,在体外人工分离、培养干细胞 ,利用干细胞构建各种细胞、组织及器官作为移植来源 ,将成为干细胞应用的主要方向。
& }8 z4 Z6 \( o( N6 w
$ o8 D' o4 h% V5 P3　神经干细胞的分布
& t3 F  r9 V8 P* n4 g- i6 l神经管形成以前 ,在整个神经板检测到神经干细胞的选择性标记物神经巢蛋白 (nestin),是细胞的骨架蛋白。构成小鼠神经板的细胞 ,具有高效形成神经球的能力。但目前尚不能肯定神经板与神经干细胞是否具有相同的诱导机制。神经管形成后 ,神经干细胞位于神经管的脑室壁周边。关于成脑神经干细胞的分布 ,研究显示成年嗅球、皮层、室管膜层或者室管膜下层、纹状体、海马的齿状回颗粒细胞下层等脑组织中分布着神经干细胞。研究发现脊髓、隔区也分离出神经干细胞 ,这些研究表明 ,神经干细胞广泛存在于神经系统。在中央管周围的神经干细胞培养后亦可形成神经球并产生神经元。脊髓损伤时 ,来自于神经干细胞的神经元新生受到抑制 ,而神经胶质细胞明显增多 ,其机制可能与生成神经元的微环境有关。
) a# _# u5 V! a( r
4　神经干细胞的应用
/ }: L( @$ B6 }/ q( ^3 }& r神经干细胞在神经发育和修复受损神经组织中发挥重要作用。神经干细胞移植是修复和代替受损脑组织的有效方法 ,能重建部分环路和功能。此外神经干细胞可作为基因载体 ,用于颅内肿瘤和其它神经疾病的基因治疗 ,利用神经干细胞作为基因治疗载体 ,弥补了病毒载体的一些不足。Wagner等将神经干细胞移植到帕金森病模型的鼠脑 ,神经干细胞在其脑组织中迁移并修复损毁的脑组织 ,且震颤症状明显减轻 ,可能是神经干细胞分化成为多巴胺能神经元起到治疗作用。
; Q( L8 y" Q) z; d
" f4 M( N, X' r5　展望
4 v8 E& J3 t, W, u( T: n目前神经干细胞的来源、分离、培养及鉴定还有许多工作要做 ,神经干细胞诱导、分化及迁移机制有待进一步研究。通过细胞培养技术及基因组的研究 ,如DNA微列阵技术 ,进一步明确成体神经干细胞的确切位置 ,可以设计药物特异性地激活这些细胞。进一步认识神经干细胞的本质和控制分化基因 ,通过调控靶基因 ,可以从神经干细胞诱导产生特定的分化细胞来满足各种需要。横向分化的发现对神经干细胞的研究和应用具有重要意义 ,人们可望从自体中分离诱导出神经干细胞 ,有可能解决神经干细胞的来源问题。总之 ,神经干细胞的应用将有广阔的前景。

边缘

1.具备早期胚胎细胞特性，存活率高：在目前神经移植中，普遍存在移植存活率低(约2 ～20%)的问题，严重地影响了脑组织移植的疗效。神经移植的疗效与供体组织的胎龄有着密切的关系。年幼的胚胎组织分裂能力愈强，移植存活率愈高。神经干细胞具有很强的自我增殖能力，移植后可分裂增殖，与宿主细胞发生神经整合，建立稳定的突触联系，成为有功能的替代神经细胞。

2.能为中枢神经移植提供大量的细胞源 ：神经移植需要大量的移植细胞。如果采用胎脑组织移植，很难在短期内收集移植所需的合适胎龄胎脑，而且受伦理和法律的限制。神经干细胞可在丝裂原信号的刺激下在体外不断分裂增殖，在体外大量扩增。另外有时间选择合法流产的合适胎龄的胎脑作为神经干细胞来源。

3.可以分化产生神经系统的各种细胞 ：神经干细胞来源于神经组织，在一定的体外诱导条件或者合适的体内局部微环境下，诱导分化为病变部位所需的神经系统组成细胞。
2 Q+ V. a! [* Y0 K' E( Y$ Y
( }; x3 a. g, ^0 X1 L4.便于体外诱导和基因操作：可以采用细胞因子在体外对神经干细胞进行诱导，使其向特定方向分化，或者使其分化到一定阶段(如祖细胞阶段)后再行移植。由于其是分裂增殖细胞，所以适合于进行基因转染等操作，促进其向特定方向分化或者成为某种细胞因子或者药物的携带细胞，具有其独特的优越性。