神經(jīng)干細(xì)胞應(yīng)用與前景PPT幻燈片

摘

要

采用體外細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，迄今為止已從胚胎和成年哺乳動物的神經(jīng)組織及人腦中分離出神經(jīng)干細(xì)胞，同時，神經(jīng)干細(xì)胞可以被生長因子誘導(dǎo)而增殖、并保持分化成神經(jīng)元及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的潛能，移植后能在宿主組織中良好地生存、整和及分化，并且通過基因操作可表達(dá)外源性基因。近年來，有關(guān)中樞神經(jīng)系統(tǒng)干細(xì)胞的研究和其在臨床應(yīng)用方面的價值日益成為神經(jīng)系統(tǒng)研究的熱點(diǎn)。關(guān)鍵詞神經(jīng)干細(xì)胞，概念，來源，應(yīng)用，前景1.神經(jīng)干細(xì)胞的提出、概念2.神經(jīng)干細(xì)胞的來源3.神經(jīng)干細(xì)胞的臨床應(yīng)用4.前景1.神經(jīng)干細(xì)胞的提出、概念神經(jīng)干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)是在研究造血發(fā)生和神經(jīng)發(fā)育的基礎(chǔ)上開始的，1997年，Mckay提出了神經(jīng)干細(xì)胞（neuralstemcells,NSCs）,指能夠分化為神經(jīng)元、星型膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞，并具有自我更新和增值能力的細(xì)胞群。

星形膠質(zhì)細(xì)胞從胞體發(fā)出許多長而分支的突起，伸展充填在神經(jīng)細(xì)胞的胞體及其突起之間，起支持和分隔神經(jīng)細(xì)胞的作用。2.神經(jīng)干細(xì)胞的來源（1）哺乳動物胚胎時期大部分腦區(qū)以及成年的海馬體、脊髓等部位均能分離、培養(yǎng)出神經(jīng)干細(xì)胞。（2）永生化細(xì)胞：指能夠在體外能維持未分化狀態(tài)，并具備有多分化潛能的和自我更新能力的細(xì)胞。例如：C17.2細(xì)胞系；MHP36細(xì)胞系；NT2細(xì)胞系；N2a細(xì)胞系（3）胚胎干細(xì)胞（embryonic

stem

cell，ESCs，簡稱ES或EK細(xì)胞。）胚胎干細(xì)胞是早期胚胎（原腸胚期之前）或原始性腺中分離出來的一類細(xì)胞，它具有體外培養(yǎng)無限增殖、自我更新和多向分化的特性。無論在體外還是體內(nèi)環(huán)境，ES細(xì)胞都能被誘導(dǎo)分化為機(jī)體幾乎所有的細(xì)胞類型。通過誘導(dǎo)胚胎干細(xì)胞分化為神經(jīng)干細(xì)胞。（4）誘導(dǎo)多能干細(xì)胞；多能干細(xì)胞（pluripotentstemcell），具有分化出多種細(xì)胞組織的潛能，但失去了發(fā)育成完整個體的能力，發(fā)育潛能受到一定的限制。多能干細(xì)胞經(jīng)刺激后可發(fā)展為特化的細(xì)胞，使替代細(xì)胞和組織來源的更新成為可能。（5）來源于血液系統(tǒng)的骨髓間質(zhì)干細(xì)胞

(bonemarrowmesenchymalstemcells，BMSCs)

骨髓間質(zhì)干細(xì)胞是一種多能干細(xì)胞，自從Woodbury首次報(bào)道將骨髓基質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)分化成神經(jīng)元以來，很多實(shí)驗(yàn)室都開展了BMSCs移植修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)損傷的研究工作，在大部分實(shí)驗(yàn)中人們都是將貼壁培養(yǎng)的BMSCs移植入體內(nèi)。

（6）來源于人類鼻腔黏膜固有層，是一種終生具有自我跟新能力的神經(jīng)組織，在該組織中有許多干細(xì)胞樣性質(zhì)的細(xì)胞。另外，有報(bào)道稱人的皮膚、肌肉成纖細(xì)胞和肝細(xì)胞都可以轉(zhuǎn)化為神經(jīng)元。人類鼻腔黏膜固有層皮膚細(xì)胞分化為神經(jīng)細(xì)胞3神經(jīng)干細(xì)胞的臨床應(yīng)用3.1

細(xì)胞移植中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷后其功能難以恢復(fù),如腦癱、帕金森病等,成為臨床治療一大難題。研究表明可用于“細(xì)胞治療”來治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性病變和功能重建,通過將新的細(xì)胞移植到中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)來替代因損傷或疾病而缺失的神經(jīng)細(xì)胞具有十分重要的意義。神經(jīng)干細(xì)胞由于具有增殖和分化的可塑性,可以成為神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞移植的良好來源。移植后的神經(jīng)干細(xì)胞可以在神經(jīng)系統(tǒng)良好存活,且大量增殖、遷移到不同部位而分化成相應(yīng)的細(xì)胞類型。將用EGF和FGF一2增殖1一7周的來源于胚齡8周人腦的神經(jīng)干細(xì)胞移植到大鼠胚胎的腦室后可以分化,而且可見到移植細(xì)胞在軸突、神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞、少突膠質(zhì)細(xì)胞等各個水平上的廣泛整和。

（1）神經(jīng)干細(xì)胞移植治療神經(jīng)退行性疾病。

神經(jīng)退行性疾病主要是指一類神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行性損失的疾病，包括帕金森?。≒arkinsonsdisease,PD）,阿爾茲海默?。ˋlzheimeisdisease,AD）,亨廷頓?。℉untingtonsdisease,HD），這類患者大腦神經(jīng)元持續(xù)丟失或者破壞，并無大量神經(jīng)元再生代替。例：在PD研究中Lee等人對NSC進(jìn)行了基因修飾，在體外轉(zhuǎn)入Foxa2和Narri1基因，結(jié)果現(xiàn)實(shí)二者都能協(xié)同促進(jìn)NSC的分化和存活，并能增強(qiáng)其功能，這正是NSC移植治療PD的關(guān)鍵。（2）神經(jīng)干細(xì)胞移植治療缺血性腦損傷疾病雖然缺血性腦損傷后能刺激機(jī)體內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化，但數(shù)量有限，外源行給予神經(jīng)干細(xì)胞仍然是研究熱點(diǎn)。例如；給動物移植OE-MSC(人嗅球外間質(zhì)干細(xì)胞)，向損傷部位遷移并能分化，促進(jìn)內(nèi)源性神經(jīng)元再生，修復(fù)突觸間的傳遞功能，改善動物的學(xué)習(xí)，記憶功能。（3）神經(jīng)干細(xì)胞移植治療腦創(chuàng)傷腦創(chuàng)傷是由于外界的機(jī)械因素作用于腦部而導(dǎo)致的一種嚴(yán)重腦損傷，神經(jīng)干細(xì)胞因其能補(bǔ)充受傷的腦組織，而成為今后臨床治療的研究熱點(diǎn)。（4）神經(jīng)干細(xì)胞移植治療遺傳代謝性疾病遺傳代謝性疾病是由于維持機(jī)體正常生長代謝的酶、載體蛋白、受體等編碼基因發(fā)生突變導(dǎo)致其編碼的產(chǎn)物功能發(fā)生改變而出現(xiàn)相應(yīng)癥狀的一類疾病。因此，用正常的干細(xì)胞移植的方法增加正常編碼的產(chǎn)物可能成為治療該類疾病的方法。3.2基因治療神經(jīng)干細(xì)胞在體外經(jīng)分離培養(yǎng)、體外擴(kuò)增或用永生化的細(xì)胞系使之成為進(jìn)行核移植或基因轉(zhuǎn)移的靶細(xì)胞,將這些攜帶有特殊基因或進(jìn)行了基因修飾的干細(xì)胞移植到中樞神經(jīng)系統(tǒng)后完成其雙重功能,即攜帶基因的神經(jīng)干細(xì)胞能夠與宿主的神經(jīng)元建立突觸聯(lián)系和發(fā)揮其功能,又可提供所攜帶的靶基因表達(dá)的產(chǎn)物(如缺陷的酶),進(jìn)而達(dá)到基因治療的目的。如將轉(zhuǎn)染TH基因的神經(jīng)干細(xì)胞移植給患帕金森病動物,可產(chǎn)生宿主所缺少的多巴胺,從而起到替代性治療作用。動物實(shí)驗(yàn)證明,經(jīng)過基因修飾而攜帶有外源基因的神經(jīng)干細(xì)胞移植到腦內(nèi)后能遷移并整合于病變部位,長時間表達(dá)外源基因產(chǎn)物,如神經(jīng)生長因子、白介素一4(Ll一4)、活性酶和神經(jīng)遞質(zhì)等。這些基因產(chǎn)物能不同程度改善動物疾病模型的癥狀或抑制腫瘤的生長,延長動物生存時間。另外,目前尚利用神經(jīng)干細(xì)胞成功轉(zhuǎn)導(dǎo)了其它基因,如代謝酶β一葡萄糖昔酶和β一氨基糖酶基因、報(bào)告基因和熒光蛋白基因、神經(jīng)生長因子NGF和BDGF基因等。3.3誘導(dǎo)治療成人中樞神經(jīng)系統(tǒng)存在神經(jīng)干細(xì)胞,為通過內(nèi)源性干細(xì)胞修復(fù)神經(jīng)損傷或病變提供可能,但損傷所致內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞反應(yīng)性增殖產(chǎn)生的幾乎全是星形膠質(zhì)細(xì)胞參與膠質(zhì)癱痕形成,這可能是中樞神經(jīng)系統(tǒng)抑制環(huán)境所致。因此要使這些內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞真正參與神經(jīng)系統(tǒng)損傷的修復(fù)必須進(jìn)行人為的干預(yù),誘導(dǎo)其增殖分化為所需的細(xì)胞類型代替缺損的細(xì)胞,比如注人誘導(dǎo)神經(jīng)元分化的各種營養(yǎng)因子、對抗抑制環(huán)境的各種物質(zhì)等,這對修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞損傷頗具潛力。研究發(fā)現(xiàn)成年大鼠新皮質(zhì)第W層神經(jīng)元在凋亡性損失后,內(nèi)源性的前體細(xì)胞可在原位被誘導(dǎo)分化為層狀和區(qū)域特異性的神經(jīng)元,并從新建立靶向性有功能的軸突投射,替代了原有神經(jīng)元。最近人們在用胚胎移植治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病時,發(fā)現(xiàn)移植物能喚醒年輕宿主大腦的強(qiáng)有力的修復(fù)機(jī)制,導(dǎo)致一個罕見的完善的幾乎全部是宿主自身起源的細(xì)胞構(gòu)架重建,推測這種現(xiàn)象可能就是移植干細(xì)胞和內(nèi)源干細(xì)胞相互作用所致。隨著研究的繼續(xù)深人,在未來也許可通過移植基因修飾的神經(jīng)干細(xì)胞來誘導(dǎo)受損神經(jīng)系統(tǒng)的完善的自身修復(fù)。4前景當(dāng)前最前沿的、正處于實(shí)驗(yàn)階段的有兩種方法：(1)人羊膜細(xì)胞治療神經(jīng)退行性疾病方面的研究。羊膜上皮細(xì)胞能分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF、NT-3、NGF等）和其他神經(jīng)遞質(zhì)和調(diào)質(zhì)（幾茶酚胺、乙酰膽堿、去甲腎上腺素、組胺等），所以羊膜上皮細(xì)胞在生化特性方面與神經(jīng)細(xì)胞有許多相似之處，不需要體外分化，并且同樣能夠像神經(jīng)干細(xì)胞一樣向神經(jīng)損傷部位遷移。(2)神經(jīng)干細(xì)胞與組織工程學(xué)相結(jié)合的研究也是目前研究的熱點(diǎn)。近年來，組織工程學(xué)飛速發(fā)展，它可以建立細(xì)胞與生物材料的三維復(fù)合體，形成類似活體的組織，對有病的或受損的組織進(jìn)行形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能的重建，最終達(dá)到永久性的替代。神經(jīng)干細(xì)胞的研究已取得許多突破,細(xì)胞移植和作為基因載體進(jìn)行轉(zhuǎn)基因治療技術(shù)已在動物模型研究中取得了一定進(jìn)展,但從基礎(chǔ)研究到臨床應(yīng)用還有許多懸而未決的難題。首先,神經(jīng)干細(xì)胞的自我更新和分化機(jī)制尚未完全清楚,誘導(dǎo)神經(jīng)干細(xì)胞定向分化的調(diào)控機(jī)制及技術(shù)亦未成熟。其次,神經(jīng)干細(xì)胞分化不同時期有何遺傳標(biāo)記,如何進(jìn)一步提高轉(zhuǎn)基因的表達(dá)仍未取得明確答案。再者,目前尚不能確定移植到體內(nèi)的神經(jīng)干細(xì)胞有無免疫排斥反應(yīng),是否能獲得成熟神經(jīng)元的全部特征。同時神經(jīng)干細(xì)胞移植后宿主癥狀或行為功能的改善是因?yàn)?/p>