神經(jīng)干細(xì)胞簡析
長期以來 ,人們一直認(rèn)為 ,成年哺乳動(dòng)物腦內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞不具備更新能力 ,一旦受損乃至死亡 ,不能再生 ,這種觀點(diǎn)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(shù)取得了一定的進(jìn)展 ,但是仍不能達(dá)到滿意的效果。近年來 ,生物醫(yī)學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展 ,神經(jīng)生物學(xué)的重要進(jìn)展之一是發(fā)現(xiàn)神經(jīng)干細(xì)胞的存在 ,特別是成體腦內(nèi)神經(jīng)干細(xì)胞的分離和鑒定具有劃時(shí)代意義。
神經(jīng)干細(xì)胞的特點(diǎn)
神經(jīng)干細(xì)胞的特點(diǎn)如下 :①神經(jīng)干細(xì)胞可以分化。②通過分裂產(chǎn)生相同的神經(jīng)干細(xì)胞來維持自身的存在 ,同時(shí) ,也能產(chǎn)生子細(xì)胞并進(jìn)一步分化成各種成熟細(xì)胞。干細(xì)胞可連續(xù)分裂幾代 ,也可在較長時(shí)間內(nèi)處于靜止?fàn)顟B(tài)。
神經(jīng)干細(xì)胞與其它類型干細(xì)胞的關(guān)系
按分化潛能的大小 ,干細(xì)胞基本上可分為 3種類型 :第一類是全能干細(xì)胞 ,它具有形成完整個(gè)體的分化潛能 ,具有與早期胚胎細(xì)胞相似的形態(tài)特征和很強(qiáng)的分化能力；第二類是多能干細(xì)胞 ,這種干細(xì)胞也具有分化多種細(xì)胞組織的潛能 ,但卻失去了發(fā)育成完整個(gè)體的能力 ,發(fā)育潛能受到一定 的限制 ;第三類是單能干細(xì)胞 ,如神經(jīng)干細(xì)胞等 ,這種細(xì)胞只能向一種類型或密切相關(guān)的兩種類型的細(xì)胞分化。然而橫向分化的發(fā)現(xiàn) ,使這個(gè)觀點(diǎn)受到了挑戰(zhàn) ,神經(jīng)干細(xì)胞可以分化成造血細(xì)胞。
總之 ,生命體通過干細(xì)胞的分裂來實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的更新及保證持續(xù)生長。隨著基因工程、胚胎工程、細(xì)胞工程及組織工程等各種生物技術(shù)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(xì)胞 ,利用干細(xì)胞構(gòu)建各種細(xì)胞、組織及器官作為移植來源 ,將成為干細(xì)胞應(yīng)用的主要方向。
神經(jīng)干細(xì)胞的分布
神經(jīng)管形成后 ,神經(jīng)干細(xì)胞位于神經(jīng)管的腦室壁周邊。關(guān)于成腦神經(jīng)干細(xì)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(xì)胞下層等腦組織中分布著神經(jīng)干細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)脊髓、隔區(qū)也分離出神經(jīng)干細(xì)胞 ,這些研究表明 ,神經(jīng)干細(xì)胞廣泛存在于神經(jīng)系統(tǒng)。在中央管周圍的神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)后亦可形成神經(jīng)球并產(chǎn)生神經(jīng)元。脊髓損傷時(shí) ,來自于神經(jīng)干細(xì)胞的神經(jīng)元新生受到抑制 ,而神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞明顯增多 ,其機(jī)制可能與生成神經(jīng)元的微環(huán)境有關(guān)。
神經(jīng)干細(xì)胞的分化機(jī)制
神經(jīng)干細(xì)胞定向誘導(dǎo)分化調(diào)控是目前神經(jīng)干細(xì)胞研究的重大課題 ,腦內(nèi)主要組織細(xì)胞包括神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞及少突膠質(zhì)細(xì)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(shí)現(xiàn)。腦內(nèi)神經(jīng)元種類繁多且功能極為復(fù)雜 ,不同功能的神經(jīng)元分布在腦內(nèi)不同的部位 ,通過合成及釋放相應(yīng)的神經(jīng)遞質(zhì)發(fā)揮各自獨(dú)特的功能。神經(jīng)干細(xì)胞由于其廣闊的應(yīng)用前景 ,仍成為世界上神經(jīng)科學(xué)界研究的熱點(diǎn)之一。
神經(jīng)干細(xì)胞的應(yīng)用
神經(jīng)干細(xì)胞在神經(jīng)發(fā)育和修復(fù)受損神經(jīng)組織中發(fā)揮重要作用。神經(jīng)干細(xì)胞移植是修復(fù)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(xì)胞可作為基因載體 ,用于顱內(nèi)腫瘤和其它神經(jīng)疾病的基因治療 ,利用神經(jīng)干細(xì)胞作為基因治療載體 ,彌補(bǔ)了病毒載體的一些不足。
Wagner等將神經(jīng)干細(xì)胞移植到帕金森病模型的鼠腦 ,神經(jīng)干細(xì)胞在其腦組織中遷移并修復(fù)損毀的腦組織 ,且震顫癥狀明顯減輕 ,可能是神經(jīng)干細(xì)胞分化成為多巴胺能神經(jīng)元起到治療作用。 Piccini等從流產(chǎn)胎兒腦中分離的神經(jīng)組織細(xì)胞 ,移植入患者的腦中治療帕金森病 ,結(jié)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(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生髓鞘的少突膠質(zhì)細(xì)胞被破壞或失去功能 ,將神經(jīng)干細(xì)胞直接移植到鼠腦中 ,移植的細(xì)胞在腦中發(fā)生了大范圍的遷移 ,在分化成的少突膠質(zhì)細(xì)胞中 ,約40 %的細(xì)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(dòng)物其典型的癥狀也得到了明顯的改善。
此外 ,神經(jīng)干細(xì)胞對于判斷藥效及藥物毒性等也有一定實(shí)用價(jià)值,如可以利用神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)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(chǔ)。
神經(jīng)干細(xì)胞應(yīng)用中存在的問題
神經(jīng)干細(xì)胞的來源不足 ;神經(jīng)干細(xì)胞轉(zhuǎn)染范圍的非選擇性表達(dá)及轉(zhuǎn)染基因表達(dá)的原位調(diào)節(jié) ;利用胚胎干細(xì)胞代替神經(jīng)干細(xì)胞存在著社會(huì)學(xué)及倫理學(xué)方面的問題等。
展望
通過細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)及基因組的研究 ,如DNA微列陣技術(shù) ,進(jìn)一步明確成體神經(jīng)干細(xì)胞的確切位置 ,可以設(shè)計(jì)藥物特異性地激活這些細(xì)胞。進(jìn)一步認(rèn)識(shí)神經(jīng)干細(xì)胞的本質(zhì)和控制分化基因 ,通過調(diào)控靶基因 ,可以從神經(jīng)干細(xì)胞誘導(dǎo)產(chǎn)生特定的分化細(xì)胞來滿足各種需要。橫向分化的發(fā)現(xiàn)對神經(jīng)干細(xì)胞的研究和應(yīng)用具有重要意義 ,人們可望從自體中分離誘導(dǎo)出神經(jīng)干細(xì)胞 ,有可能解決神經(jīng)干細(xì)胞的來源問題。總之 ,神經(jīng)干細(xì)胞的應(yīng)用將有廣闊的前景。
