神經(jīng)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(jīng)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(fā)性硬化及腦脊髓損傷的治療受到了很大的限制。雖然傳統(tǒng)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(yī)學技術迅猛發(fā)展 ,神經(jīng)生物學的重要進展之一是發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細胞的存在 ,特別是成體腦內神經(jīng)干細胞的分離和鑒定具有劃時代意義。
神經(jīng)干細胞的特點
神經(jīng)干細胞的特點如下 :①神經(jīng)干細胞可以分化。②通過分裂產生相同的神經(jīng)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(xù)分裂幾代 ,也可在較長時間內處于靜止狀態(tài)。
神經(jīng)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(tài)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(fā)育成完整個體的能力 ,發(fā)育潛能受到一定 的限制 ;第三類是單能干細胞 ,如神經(jīng)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(fā)現(xiàn) ,使這個觀點受到了挑戰(zhàn) ,神經(jīng)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(xiàn)細胞的更新及保證持續(xù)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(fā)展 ,按照一定的目的 ,在體外人工分離、培養(yǎng)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(jīng)干細胞的分布
神經(jīng)管形成后 ,神經(jīng)干細胞位于神經(jīng)管的腦室壁周邊。關于成腦神經(jīng)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(jīng)干細胞。研究發(fā)現(xiàn)脊髓、隔區(qū)也分離出神經(jīng)干細胞 ,這些研究表明 ,神經(jīng)干細胞廣泛存在于神經(jīng)系統(tǒng)。在中央管周圍的神經(jīng)干細胞培養(yǎng)后亦可形成神經(jīng)球并產生神經(jīng)元。脊髓損傷時 ,來自于神經(jīng)干細胞的神經(jīng)元新生受到抑制 ,而神經(jīng)膠質細胞明顯增多 ,其機制可能與生成神經(jīng)元的微環(huán)境有關。
神經(jīng)干細胞的分化機制
神經(jīng)干細胞定向誘導分化調控是目前神經(jīng)干細胞研究的重大課題 ,腦內主要組織細胞包括神經(jīng)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(jīng)元并通過神經(jīng)信息的傳遞方式來實現(xiàn)。腦內神經(jīng)元種類繁多且功能極為復雜 ,不同功能的神經(jīng)元分布在腦內不同的部位 ,通過合成及釋放相應的神經(jīng)遞質發(fā)揮各自獨特的功能。神經(jīng)干細胞由于其廣闊的應用前景 ,仍成為世界上神經(jīng)科學界研究的熱點之一。
神經(jīng)干細胞的應用
神經(jīng)干細胞在神經(jīng)發(fā)育和修復受損神經(jīng)組織中發(fā)揮重要作用。神經(jīng)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(huán)路和功能。此外神經(jīng)干細胞可作為基因載體 ,用于顱內腫瘤和其它神經(jīng)疾病的基因治療 ,利用神經(jīng)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(jīng)干細胞移植到帕金森病模型的鼠腦 ,神經(jīng)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(jīng)干細胞分化成為多巴胺能神經(jīng)元起到治療作用。 Piccini等從流產胎兒腦中分離的神經(jīng)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(xù)存在。
多發(fā)性硬化是發(fā)病率較高的神經(jīng)系統(tǒng)疾病 ,在其嚙齒類動物模型中發(fā)現(xiàn)產生髓鞘的少突膠質細胞被破壞或失去功能 ,將神經(jīng)干細胞直接移植到鼠腦中 ,移植的細胞在腦中發(fā)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(tài) ,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(jīng)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(jīng)干細胞培養(yǎng)技術觀察某些天然化合物和合成化合物的神經(jīng)活性 ,為發(fā)展小分子治療藥物提供理論基礎。
神經(jīng)干細胞應用中存在的問題
神經(jīng)干細胞的來源不足 ;神經(jīng)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(jié) ;利用胚胎干細胞代替神經(jīng)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(yǎng)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(jīng)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(jīng)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(jīng)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(fā)現(xiàn)對神經(jīng)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(jīng)干細胞 ,有可能解決神經(jīng)干細胞的來源問題。總之 ,神經(jīng)干細胞的應用將有廣闊的前景。
