神經干細胞簡析
長期以來 ,人們一直認為 ,成年哺乳動物腦內神經細胞不具備更新能力 ,一旦受損乃至死亡 ,不能再生 ,這種觀點使人們對帕金森病、多發性硬化及腦脊髓損傷的治療受到了很大的限制。雖然傳統的藥物及手術取得了一定的進展 ,但是仍不能達到滿意的效果。近年來 ,生物醫學技術迅猛發展 ,神經生物學的重要進展之一是發現神經干細胞的存在 ,特別是成體腦內神經干細胞的分離和鑒定具有劃時代意義。
神經干細胞的特點
神經干細胞的特點如下 :①神經干細胞可以分化。②通過分裂產生相同的神經干細胞來維持自身的存在 ,同時 ,也能產生子細胞并進一步分化成各種成熟細胞。干細胞可連續分裂幾代 ,也可在較長時間內處于靜止狀態。
神經干細胞與其它類型干細胞的關系
按分化潛能的大小 ,干細胞基本上可分為 3種類型 :第一類是全能干細胞 ,它具有形成完整個體的分化潛能 ,具有與早期胚胎細胞相似的形態特征和很強的分化能力；第二類是多能干細胞 ,這種干細胞也具有分化多種細胞組織的潛能 ,但卻失去了發育成完整個體的能力 ,發育潛能受到一定 的限制 ;第三類是單能干細胞 ,如神經干細胞等 ,這種細胞只能向一種類型或密切相關的兩種類型的細胞分化。然而橫向分化的發現 ,使這個觀點受到了挑戰 ,神經干細胞可以分化成造血細胞。
總之 ,生命體通過干細胞的分裂來實現細胞的更新及保證持續生長。隨著基因工程、胚胎工程、細胞工程及組織工程等各種生物技術的快速發展 ,按照一定的目的 ,在體外人工分離、培養干細胞 ,利用干細胞構建各種細胞、組織及器官作為移植來源 ,將成為干細胞應用的主要方向。
神經干細胞的分布
神經管形成后 ,神經干細胞位于神經管的腦室壁周邊。關于成腦神經干細胞的分布 ,研究顯示成年嗅球、皮層、室管膜層或者室管膜下層、紋狀體、海馬的齒狀回顆粒細胞下層等腦組織中分布著神經干細胞。研究發現脊髓、隔區也分離出神經干細胞 ,這些研究表明 ,神經干細胞廣泛存在于神經系統。在中央管周圍的神經干細胞培養后亦可形成神經球并產生神經元。脊髓損傷時 ,來自于神經干細胞的神經元新生受到抑制 ,而神經膠質細胞明顯增多 ,其機制可能與生成神經元的微環境有關。
神經干細胞的分化機制
神經干細胞定向誘導分化調控是目前神經干細胞研究的重大課題 ,腦內主要組織細胞包括神經元、星形膠質細胞及少突膠質細胞等。大腦的功能主要依賴于神經元并通過神經信息的傳遞方式來實現。腦內神經元種類繁多且功能極為復雜 ,不同功能的神經元分布在腦內不同的部位 ,通過合成及釋放相應的神經遞質發揮各自獨特的功能。神經干細胞由于其廣闊的應用前景 ,仍成為世界上神經科學界研究的熱點之一。
神經干細胞的應用
神經干細胞在神經發育和修復受損神經組織中發揮重要作用。神經干細胞移植是修復和代替受損腦組織的有效方法 ,能重建部分環路和功能。此外神經干細胞可作為基因載體 ,用于顱內腫瘤和其它神經疾病的基因治療 ,利用神經干細胞作為基因治療載體 ,彌補了病毒載體的一些不足。
Wagner等將神經干細胞移植到帕金森病模型的鼠腦 ,神經干細胞在其腦組織中遷移并修復損毀的腦組織 ,且震顫癥狀明顯減輕 ,可能是神經干細胞分化成為多巴胺能神經元起到治療作用。 Piccini等從流產胎兒腦中分離的神經組織細胞 ,移植入患者的腦中治療帕金森病 ,結果有一半以上的患者癥狀得到明顯改善 ,而且效果持續存在。
多發性硬化是發病率較高的神經系統疾病 ,在其嚙齒類動物模型中發現產生髓鞘的少突膠質細胞被破壞或失去功能 ,將神經干細胞直接移植到鼠腦中 ,移植的細胞在腦中發生了大范圍的遷移 ,在分化成的少突膠質細胞中 ,約40 %的細胞形成了髓鞘 ,其特性非常接近正常狀態 ,一些接受移植的動物其典型的癥狀也得到了明顯的改善。
此外 ,神經干細胞對于判斷藥效及藥物毒性等也有一定實用價值,如可以利用神經干細胞培養技術觀察某些天然化合物和合成化合物的神經活性 ,為發展小分子治療藥物提供理論基礎。
神經干細胞應用中存在的問題
神經干細胞的來源不足 ;神經干細胞轉染范圍的非選擇性表達及轉染基因表達的原位調節 ;利用胚胎干細胞代替神經干細胞存在著社會學及倫理學方面的問題等。
展望
通過細胞培養技術及基因組的研究 ,如DNA微列陣技術 ,進一步明確成體神經干細胞的確切位置 ,可以設計藥物特異性地激活這些細胞。進一步認識神經干細胞的本質和控制分化基因 ,通過調控靶基因 ,可以從神經干細胞誘導產生特定的分化細胞來滿足各種需要。橫向分化的發現對神經干細胞的研究和應用具有重要意義 ,人們可望從自體中分離誘導出神經干細胞 ,有可能解決神經干細胞的來源問題。總之 ,神經干細胞的應用將有廣闊的前景。
