医药学论文：神经干细胞的研究进展及前景展望

【摘要】 目的 根据近年来国内外有关神经干细胞的研究近况,探讨神经干细胞生物学特性、分离培养、诱导分化及应用等方面的研究进展。方法 资料来源:应用计算机检索Medline 1990-01/2006-01相关神经干细胞的文献,检索词"neural stem cells",并限定文献语言种类为English。同时计算机检索CBM 1995-01/2006-01相关神经干细胞方面的文献,检索词为"神经干细胞",并限定语言种类为中文。资料选择:对资料进行初审,选取包括神经干细胞的文献,开始查找全文。纳入标准: 神经干细胞。排除标准:综述文献、重复研究、Meta分析类文章。资料提炼:共收集到61篇关于神经干细胞的文献,纳入30篇符合标准的文献。资料综合:随着成体干细胞的研究不断深入,在许多组织内找到了具有分化潜能的干细胞。神经干细胞具有分化、增殖的潜能，神经干细胞系的建立为其应用提供了稳定和丰富的细胞来源，为临床移植治疗神经系统疾病提供实验和理论基础。结果与结论 神经干细胞为神经系统疾病治疗提供了新的途径，具有巨大的潜在应用价值和重大理论研究意义。
【关键词】 神经干细胞；增殖；移植
神经组织的再生是困扰医学界的难题之一，近年来科学家发现成人中枢和外周神经系统中都有神经干细胞（neural stem cell, NSC）的存在，但大部分NSC处于静止状态，从体内分离、激活NSC，具有非常广阔的生物学研究和临床应用前景，已成为中枢神经系统损伤和疾病研究的焦点。本文拟就NSC研究的最新进展及其应用前景综述如下。

 

　　1 NSC的分布

 

　　1992年Reynolds等［1］和Richards等［2］先后从成年鼠的纹状体和海马中分离出NSC,首先打破了成体哺乳动物神经细胞不能再生的传统观念。成体哺乳动物中枢神经系统中存在两个NSC聚集区：侧脑室壁的脑室下层(sub ventricular zone, SVZ)和海马齿状回的颗粒下层(sub granular zone, SGZ)［3］。用免疫荧光标记SVZ的干细胞，在活体可以清晰地观察到增殖的细胞从脑室迁移到嗅球的轨迹［4］；SGZ的干细胞则发育形成颗粒细胞,并与海马齿状回建立突触联系［5］。在人胚NSC的研究，已从大脑皮层、海马、纹状体、嗅球、脑室沿线包括侧脑室、第三脑室和第四脑室、间脑、中脑、小脑、脊髓、视网膜中分离得到NSC，或具有比NSC更明确发展方向的神经祖细胞。

 

　　2 NSC的基本生物学特性

 

　　Mckay［6］于1997年提出，NSC是指具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞能力，能自我更新并足以提供大量脑组织细胞的细胞。其生物学特性主要有以下几方面。

 

　　2.1 自我更新 NSC具有高度增殖和自我更新以维持自身数目恒定的能力。通过两种方式实现,对称分裂：干细胞分裂产生的两个子细胞都是干细胞；不对称分裂：干细胞分裂产生一个干细胞和一个分化的子代细胞,后者最终分化为终末细胞。NSC增殖，互相聚集成神经球,根据大小和培养的时间，神经球可含有NSC、正在分化的神经前体细胞、凋亡细胞,甚至已分化的神经元和胶质细胞等。NSC继续增殖,则生长出许多子代的神经球［7］。Vescovi等［8］报道,NSC可在体外持续传代达3年以上，分裂后的子代干细胞具有与母代干细胞完全相同的生物学特性。

 

　　2.2 多潜能分化 NSC分化后可形成神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞,其分化与局部微环境密切相关。目前NSC的诱导分化可通过生长因子诱导、基因调控及信号传导通路调节等途径。

 

　　2.3 迁移功能和良好的组织融合性 在人类和哺乳动物神经系统发育过程中, NSC沿着发育索方向迁移。移植后的NSC同样具有迁移能力,且受病变部位神经源性信号的影响,移植后的NSC具有向病变部位迁移的趋化性,并分化成特异性细胞［9］。脑室内移植的NSC可以通过血脑屏障,迁移至脑实质中与宿主细胞在形态结构和功能上形成初步良好的整合,参与宿主神经网络形成。

 

　　2.4 高度未分化状态及低免疫原性 NSC增殖能力处于较原始的未分化状态,呈巢蛋白(nestin)阳性,缺乏已分化细胞的抗原标志,无成熟细胞相应的特异性标志，不表达成熟细胞的抗原,具有低免疫原性,在移植后较少发生异体排斥反应,利于其存活［10］。

 

　　2.5 转分化和去分化 Bjornson等［11］发现小鼠NSC植入同种异体血管内可逆转分化成血细胞。Clarke等［12］将Lac-z标记的小鼠NSC移入鸡和小鼠囊胚中,可逆转分化成为内中外3个胚层,经研究证实利用NSC可实现跨胚层分化,如分化为骨骼肌细胞及造血系统的各系细胞等。但随着研究的深入,越来越多的科学实验发现的事实和成体组织中存在成体干细胞的证据,向"横向分化"、"跨胚层分化"学说等提出质疑, Nature(2004)刊登了两个不同实验室的2篇论著 ［13,14］，各自用充分的事实证明,输注的CD34+造血干细胞到达损伤的心肌部位却仍然分化为CD45+造血细胞,而没有变为心肌细胞的任何证据。

 

　　3 NSC的来源、分离、培养及鉴定

 

　　3.1 NSC的来源 NSC主要从以下几种途径获得：(1)来源于神经组织［15］;(2)来源于胚胎干细胞、胚胎生殖细胞等细胞的定向诱导分化［16］;(3)来源于血液系统的骨髓间质干细胞［17］、成年多能祖细胞［18］及脐血细胞［19］;(4)来源于永生化细胞系 C17-2细胞系［20］（由新生小鼠小脑外颗粒层细胞通过逆转录病毒转导V-Myc后获得的克隆多能干细胞系）、MHP36细胞系［21］（从转导温度敏感型tsA58原癌基因的转基因小鼠的海马增殖区获得，是一种温控型NSC。在体外33℃时增殖，在体内较高温度37℃时分化成神经元和胶质细胞）、NT2细胞系［21］（从人睾丸生殖细胞肿瘤中获得，在维甲酸的诱导下表现出NSCs的特性）;(5)体核细胞转移技术获得NSC ［22］。