1、神经干细胞研究进展摘要神经干细胞研究是目前医学研究的热点之一，在目前已经取得了一定的研究成果。尽管大部分研究仍处在动物模型和实验阶段，相信在不久的将来会有越来越多的成果应用于临床。本文对有关神经干细胞的特性，来源，培养与纯化，临床应用等方面作一简单介绍。关键词 神经干细胞随着分子生物学的迅猛发展，人们对神经系统多种疾病的相关基因及细胞研究有了更新的认识，使神经系统疾病的治疗有了更多可能的选择。神经干细胞作为近几年来比较热门的研究课题之一，已经引起了越来越多的医护人员的关注，已经取得了一定的研究成果。本综述对近几年来有关神经干细胞的研究作一简单介绍。1、神经干细胞的特性干细胞是一类具有自我复制能
2、力、多潜能分化的非特异性细胞，这种分化、复制能力贯穿于生物组织器官生长的始终。在一定条件下，它可以分化成不同形态、不同功能的细胞。神经干细胞( neuralstem cells, NSCs)是重要的干细胞类型之一，是神经系统发育过程中保留下来的具有自我更新和多向分化潜能的原始细胞,可分化为神经元、星形胶质细胞、少突胶质细胞等多种类型的神经细胞。具有很多的特性，如自我更新、多潜能分化、迁移和播散、低免疫原性、良好的组织相容性、可长期存活等1。2、神经干细胞的来源在20 世纪90 年代初, Reyonlds 等2 和Richards 等3从鼠和恒河猴以及人脑中分离出神经干细胞,从而证实了啮齿类海马
3、齿状面的颗粒层细胞在成年后仍具有分裂能力这一推测。最近,扎桑等4 报道在小鼠大脑室下带(subventricular zone,SVZ)有神经上皮的残余,是产生神经干细胞最活跃的部位,产生神经元迁移到嗅球体并分化成该处的中间神经元,其他的3个脑区分别为海马的齿状面,嗅回和纹状体。其中海马的神经干细胞产生的新的神经元成齿状回的颗粒神经元。1996 年Sohonen等5通过细胞培养证实这些部位的细胞能够自我复制并分化成神经元,星形胶质细胞和少突胶质细胞等。实验结果表明,从这些部位分离出来的细胞就是神经干细胞。通过近几年的研究发现，神经干细胞的来源主要有以下几种：2.1 脐带血，其来源的间质干细胞容
4、易采集、制备和保存，免疫原性低6。2.2 胚胎，从早期胚胎分离的胚胎干细胞具有分化为神经干细胞的能力，并能够在一定条件下长期增殖或冷冻保存。一般从10 周左右的胚胎分离神经干细胞，此时的神经干细胞较多，大约占细胞总数的7%，随着胚龄的增长，神经干细胞所占的比例逐渐减少，其分离培养难度更大7。2.3 脑组织，包括成人脑组织和人胚新鲜脑组织8，其神经干细胞存在于海马齿状回、嗅球、纹状体和室管膜下区等结构以及胼胝体、中脑水管周围等9。2.4 骨骼肌10。2.5 骨髓间质干细胞，是目前研究最早和最为深入的一类多能干细胞11。2.6 永生化神经干细胞，是癌基因导入的神经干细胞，可无限增殖12。2.7 成
5、熟的间质细胞或星形胶质细胞，有研究认为脑缺血损伤可能刺激脑内成熟的间质细胞或星形胶质细胞返回到神经干细胞，再重新分化成受损最严重的神经元细胞，从而可能发挥修复和重排神经元网络的作用。所得神经干细胞经冷冻储存试验13，证实其仍具有良好的存活与分化能力。3、神经干细胞的培养与纯化对神经干细胞进行培养和纯化是神经干细胞研究的重要内容之一。胚胎和胎儿神经干细胞很好的功能稳定性，有研究表明其可以在培养基中生长2 年以上14，它们可以自动分化成几种不同功能的神经细胞：神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞，而且在一定条件下可以完全分化成为成熟的神经细胞15。通过培养的神经干细胞可以用于临床。目前，成人神经干细
6、胞在治疗中枢神经系统疾病有一定的用途，主要是成人神经干细胞可以作为未分化细胞进行移植，可以在培养基中诱导其分化成为需要的神经细胞类型，进而再移植回宿主。后者因其能够将干细胞直接诱导分化成为所需要的细胞类型，所以有可能成为成人干细胞移植最主要的利用方式。目前有几种分离神经干细胞的方法，如反复传代法16，这是目前使用比较多的方法之一。不过，对单细胞悬液培养是选用机械吹打法、胰蛋白酶结合机械吹打法、切割法还是酵素消化法，目前仍无统一意见。如基因转染，已经有研究表明17采用增强型绿色荧光蛋白基因修饰大鼠胚胎腹侧中脑神经干细胞，经流式细胞仪荧光筛选可以得到神经干细胞。如免疫磁珠细胞分选法以及限制性稀释筛
7、选法19等。一些学者还对神经干细胞的培养条件如细胞接种密度、温度、湿度等进行了研究，提供了比较精确的数据20。同时强调，不论刺激因子或血清有无，神经干细胞一旦贴壁就会启动其分化程序，需采用悬浮培养以保持神经干细胞的干细胞特性。4、神经干细胞的临床应用4.1 脑缺血目前较为可行的方法是将神经干细胞移植于缺血边缘区，利用其分化的基因产物，阻止宿主神经细胞的坏死和凋亡，利用其迁徙分化特性来达到结构和功能恢复目的。有研究表明，将人的神经干细胞移植到局灶性脑缺血蒙古沙土鼠脑内, 动物梗死后的面积显著小于对照组，这说明细胞移植治疗能支持神经细胞的再生，提高脑缺血后损伤脑组织的内在恢复功能,帮助这些组织恢复
8、原状。也有研究发现, 缺血小鼠神经功能恢复的主要原因是缺血后神经营养因子不断增加,细胞调节减少,细胞增生以及新生血液形成。这些营养因子可促进缺血边缘后的血液生成,减少病灶周围细胞的死亡以及促进内源性神经干细胞和前体细胞的增殖,并降低卒中病灶胶质瘢痕壁的厚度。从而减少轴突再生的屏障,而且还可以减少胶质细胞和巨噬细胞的数量, 有利于减轻缺血后细胞的吞噬。4.2 脑损伤神经干细胞不仅可以修复神经元的缺失,而且还可以修复损伤的神经胶质,Ziv 等将视神经的少突胶质细胞前体0-2A 细胞体扩增后植入发生脱髓鞘损伤的成年大鼠脊髓内，观察发现脱髓鞘的轴突至少在形态上恢复了正常。Wennersten等25将表
9、皮生长因子连续6 天注入成年鼠的侧脑室中, 发现被标记的室管膜下细胞增加17倍,并从侧脑室壁转移至临近的皮层、纹状体、透明隔,并分化成新的神经元。由此可见,通过诱导中枢神经系统中的原位神经干细胞的增殖,迁移和分化也可达到修复受损神经元的目的。4.3 脑肿瘤神经干细胞的迁移具有肿瘤趋化性,能随恶性肿瘤细胞的侵润而移动。因此,可利用神经干细胞在颅内移动并追踪肿瘤细胞的特点,将其作为基因治疗和载体,把目的基因有效地携带至肿瘤细胞定向表达,发挥基因的抗肿瘤功能。这些基因包括肿瘤免疫治疗细胞因子,细胞溶解病毒,药物转化酶以及神经营养因子等。Kim 等27研究发现神经干细胞移植可以使恶性胶质瘤模型中肿瘤面
10、积减小90%,微血管密度减少44.9%,证明神经干细胞是脑瘤转基因治疗中良好的载体并有很好的保护作用。Aboody 等对大脑黑素瘤移植表达胞嘧啶脱氨酶的神经干细胞后给予全身5-氟嘧啶治疗,结果黑素瘤肿块控制达71%。实验证明神经干细胞在肿瘤治疗领域作为基因载体有着很好的治疗前景。4.4 脊髓损伤在将神经干细胞移植到脱髓鞘或髓鞘损伤的啮齿类动物的脊髓中时，显示有较强生存能力并可分化成成熟的有髓少突胶质细胞。Karimi-Abdolrezaee 等研究证实，从脑室下层获得的成年鼠神经干细胞在鼠脊髓挫伤中具有促进轴突髓鞘再生和恢复运动功能的作用。Gao 等研究发现在受损伤的发育期脑内,移植的神经干细
11、胞向损伤部位移行并替代缺失的细胞,这表明神经干细胞具有潜在的迁移能力,为治疗脊髓损伤后引起的广泛神经元受损提供了理论依据。Liang 等从自然流产胎儿皮层中获得人神经干细胞经过离心提纯以及体外增殖后将其植入T11 脊髓完全横断的小鼠体内的实验证明: 神经干细胞移植在修复脊髓损伤和改善肢体运动功能方面具有一定疗效。目前针对神经干细胞移植的研究由早期的单纯神经干细胞移植向神经干细胞的定向分化移植、携带外源性基因移植和联合生物材料移植的方向发展。4.5 神经变性疾病帕金森病、亨延顿病、癫痫和老年性痴呆等中枢神经系统变性疾病均有不同程度的神经元丢失。神经干细胞具有在植入部位分化并生成具有局部特异性细胞
12、的能力,这就对该类疾病的转基因治疗提供了一个新的途径。Kordower等报道了6 例细胞移植治疗帕金森病的成功病例,他们通过正电子发射体层显像(PET)检查发现,移植物吸收含氟多巴胺的数量大大增加。这为神经干细胞有望在神经变性疾病得到广泛应用提供了一定的依据。5、神经干细胞研究的前景及问题神经干细胞研究是一个崭新及充满希望的热点研究，给神经系统疾病的治疗带来无限的想象和希望。目前神经干细胞移植实验主要致力于提高轴突再生能力、替代细胞成分、阻止脱髓鞘和使髓鞘再生等，某些方面已取得了可喜成就，有些甚至已经进入了临床实验阶段。但是，目前研究也面临了很多的难题。比如包括干细胞移植研究的立法、伦理学、公
13、众舆论、费用问题等，比如神经干细胞移植的效率，有关因素对移植成功的不利影响，部分患者移植后引起的异常肿块和畸胎瘤等，所以神经干细胞移植的风险还有待进一步的确定，需要对效果进行长期的研究、评价以及长时间的随访等。总之，神经干细胞研究作为一个新兴领域，通过不断地研究实践，终会对医学和患者产生深远的影响。参考文献:1Gage FH. Mammalian neural stem cells J.Science,2000,287 (5457):433.2Reyonlds BA,Weiss S.Generation of neuronsand astrocytes from isolated cells
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