第五章 神经干细胞研究及应用前景

第五章 神经干细胞研究及应用前景

进入20世纪60年代，干细胞的研究得到 迅速发展并取得突破性进展，2000年被 Science评为年度十大成就之一。血液干细胞 是研究、也是在技术方法、来源、理论和实 际应用等方面取得最多成就的干细胞。继血 液干细胞之后，近来对神经干细胞的研究格 外重视，它对神经退行性疾病的治疗展示了 诱人的前景。

第一节 干细胞的基本概念某种细胞是不是干细胞要取决于它在体内、 特定的培养条件以及被移植到不同组织后的表现。 事实上，干细胞是一类相当特殊的细胞，它不仅 可以自我更新，而且能最终分化成为一些特定的 功能细胞。尽管机体中绝大多数细胞都是可以行 使特定功能的分化细胞，干细胞却能始终保持未 分化状态，直到接收到能促使它发育为特定功能 细胞的信号。可以说，正是由于同时具备了增殖 和分化这两方面的潜能干细胞，干细胞才变得与 众不同。

一、干细胞的类型按分化的潜能： 1.全能干细胞(totipotent stem cell):即受精卵，可以 分化成构成胚胎的所有组织和细胞，包括胚胎在子宫中发 育的胎盘。 2.多能干细胞(pluripotent stem cell):具有发育成内、 中、外3胚层细胞的能力。尽管如此，却无法生成胚胎发 育所需的全部细胞，臵于子宫内无法发育成胎儿。 3.单能干细胞(unipotent stem cell):那些只能沿某一 特定路径分化的细胞，这一概念通常适用于成年有机体内 那些最终只能产生某一类功能细胞的干细胞。如血液干细 胞、神经干细胞、皮肤干细胞。

按干细胞所处的发育阶段： 1.胚胎干细胞(embryonic stem cell, ES,ESC): 该类细胞来源于胚胎发育的极早期-胚泡期，准确 讲是来自植入子宫以前的内细胞团细胞，它们自 我复制并具有多能性，可以分化成内、中、外三 个胚层的功能细胞。 2.成体干细胞(adult stem cell):是位于分化组 织中的未分化细胞，一般讲，成体干细胞分裂后 生成祖细胞或前体细胞。存在成体干细胞的组织 包括骨髓、血液、脑、肝脏、皮肤、消化道及胰 腺等。不具备多能性

二、干细胞的分化潜能有些干细胞之间似乎可以相互转化，发生所谓的横向 转化，神经干细胞在动物体内环境作用下转变成血细胞、 肌肉干细胞可分化成造血细胞、骨髓间质干细胞经体外传 代后，在特定条件下分化为神经元，少突胶质细胞的前体 在特定情况下形成神经球，并可进一步生成神经元，逆分 化(reprogramm)。 对于CNS、胰岛、心肌等干细胞相对难以获得的组织 器官，干细胞相互之间的这种横向分化能力无疑非常有益。 我们可以在患者自身的皮肤、骨髓等处取干细胞，

在体外 创造某种环境，诱导它们生成目标细胞，然后移植回病人 体内相应位臵。

三、成体干细胞与胚胎干细胞的异同(一)相似性 1.归巢现象：向受损部位迁移的趋势；细胞所处的微环境 (体外培养环境还是移植的环境)对两种干细胞的分化命 运均产生重大的影响 2.免疫特性：在免疫性这一方面并未发现哪种干细胞(胚胎 或成体)有特殊的优越性。 (二)区别 1.来源不同：尽管数目相当少，但成体干细胞的确存在于相 当多的人体组织中；胚胎干细胞是否存在于大多数的胚胎 组织中现在还不确定，组织培养中的胚胎干细胞都来自早 期胚胎的内细胞团细胞。 2.增殖和分化能力的差异：在实验室条件下能够培养生成大 量的人类ES细胞，并能在多次传代之后始终保持未分化状 态；成体干细胞要做到持续增殖而不分化很难，至少现在 对此还缺乏行之有效的解决办法。这一技术难题是研究者 无法由特定的成体干细胞取得足够数量的功能细胞，进而 使得拿不到足够数量的细胞，成为成体干细胞移植的颈瓶 所在。

3.分化潜能不同：胚胎干细胞的多能性现已 十分明确，它们有分化成所有胚层细胞的 能力；但成体干细胞却没有多能性，目前 尚无证据表明，一个单一的成体干细胞能 够生成许多不同类型的功能细胞。

第二节 神经组织的干细胞及其特性神经干细胞通常用于指那些具备以下特点的细胞： 1.能够生成神经组织或来源于神经系统 2.具有自我更新能力 3.可以通过不对称分裂产生更多的干细胞及一种或 几种前体细胞。神经元的前体细胞分裂后可生成 神经元，胶质细胞前体则可最终生成星形胶质细 胞或少突胶质细胞。胚胎干细胞或成体内的神经 干细胞却可依据它接收信号及所处环境的不同， 而生成神经元、星形胶质细胞或少突胶质细胞。

一、成年脑内的干细胞：是散布于三处的三群 细胞： 1.前脑侧脑室周围的细胞。 2.脑室向嗅球这一神经元迁移通路上的细胞。 3.海马区细胞。

1.海马区的干细胞：齿状回颗粒下层，50%分化成齿 状回的颗粒细胞；15%胶质细胞，其余是形态上无 法辨别种类的细胞。 2、室下区(SVZ区)的干细胞：前脑侧脑室周围的 细胞,在室管膜层之下，包含有未成熟的神经元、 未成熟的星形胶质细胞及一种处于快速增殖状态 的细胞。SVZ区这种广泛的增殖活性提示干细胞可 能就位于此区域内。在体外条件下，该区细胞在 EGF或FGF-2刺激下可形成神经球，而且可以分化 产生神经元或胶质细胞。 3、脑室区的细胞：室管膜细胞，具有神经干细胞的 特性。 4、神经发生区之外的神经干细胞：成年视神经、皮 质、脊髓、中

隔和纹状体

二、胎脑中的干细胞 在胚胎哺乳动物脑内，神经干细胞主要集中 于嗅球、侧脑室的管膜区、室下区、海马、脊髓、 小脑和大脑皮质等7个部位。 科学家已经实验了对来自早期胚胎的人类CNS 干细胞的体外培养，在培养中这些干细胞保持未 分化状态。在特定的条件下，它们可被诱导生成 中枢神经系统的三种主要的细胞(即神经元、星 形胶质细胞及少突胶质细胞)。 神经嵴干细胞；胶质干细胞

第三节 神经干细胞的研究内容和方法

神经干细胞存在于胚胎神经系统和成年脑的某 些特定部位。它的特点为： 1、缺乏任何特殊的形态。 2、不表达成熟神经元的各种抗原。 3、表达NSCs特征性的生物学标志-神经巢蛋白 (nestin)。 成年神经系统中干细胞的功能还不十分明确， 一般认为，它们(尤其是位于海马区的干细胞) 很可能与认知功能密切相关，是神经功能可塑性 的基础。具体说就是在某些外界环境影响下，干 细胞在局部生成的新神经元可以参加记忆的形成 和整合，即大脑的控制行为，行为又可以反过来 影响大脑的结构。

目前对神经干细胞的研究主要集中于三个 方面： 1.体外的研究，将NSCs在体外培养增殖，研究 干细胞的定向分化。 2.NSCs的在体研究，对成年CNS干细胞增殖分 化影响因素的研究。 3.移植研究。小鼠、人神经干细胞的移植研究， 神经退行性疾病的治疗。

一、神经干细胞体外研究(一)NSCs的来源 1、胚胎神经组织； 2、成年神经组织； 3、胚胎干细胞。 其它多能干细胞在特定条件或环境中能发生所谓所 得横向分化成神经干细胞。NSCs在胚脑中广泛存在 于皮质、海马、纹状体、小脑、嗅球等处。成年脑 中，目前公认只有海马的齿状回和脑室的室下区。 胚胎干细胞存在于胚胎发育的早期第三天囊胚的内 细胞团和原始生殖细胞(primordial germ cell)。

NSCs的体外研究工作起初只限于啮齿动物， 随后很多实验室致力于人神经干细胞的研究。已 从胎儿脑的某些部位及成年人嗅球、海马等处成 功分离了NSCs,体外培养、扩增，已有商品化的 人神经组细胞的问世(human neural progenitors, HNPs) 无论是从人类的受精卵还是胎儿脑内分离干 细胞，在伦理道德方面都有极大的争议，这种情 况科学家去寻找其它的干细胞源：死后小鼠前脑 的室管膜下，死后20小时人脑中提取有功能的干 细胞。

(二)体外 …… 此处隐藏：2255字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……