神经修复的生力军——神经干细胞

1、神经修复的生力军神经干细胞高端视角 作为生命科学界一大热点领域的干细胞研究，因其重要的临床实践意义，近两年来引起人们广泛关注。日前，由世界华人神经外科协会和中国医师协会主办的第三届世界华人神经外科大会在广东东莞召开。这一代表国际一流水准的学术盛会，吸引了全球神经外科领域的近千余名华人学者参加。王忠诚院士所作的“神经外科治疗现状”中神经干细胞的临床研究及发展趋势备受关注。神经干细胞是中枢神经系统的源泉细胞，具有两大特性：自我更新能力和多向分化潜能，因此，被公认为是修复中枢神经系统损伤的理想种子细胞。神经干细胞临床应用的源头，最早可以追溯到上世纪80年代世界范围内的胎脑移植，只是当时还没有神经干细

2、胞的概念。由于受技术水平的限制，还不能在体外分离、纯化和扩增胎脑中的神经干细胞，导致治疗效果并不十分显著，最后基本停止。随着人们概念的更新、细胞培养技术的进步，目前已经能够成功地在体外分离、纯化和扩增神经干细胞，为这一技术的新生打下了坚实的基础。神经干细胞 来源有多种神经干细胞的研究起步较晚，无论是从神经干细胞的来源还是从受损神经细胞的修复方面，神经干细胞的研究仍处于初级阶段。神经干细胞的来源主要有神经组织和非神经组织两种。神经组织指位于哺乳动物胚胎期的大部分脑区，成年期的脑室下区、海马齿状回的颗粒下层、脊髓等部位，但在人体取材较难，因而临床应用受限制。非神经组织包括几类。1.胚胎干细胞、胚胎

3、生殖细胞：它是最理想的种子细胞，但因伦理道德、潜在的致瘤性、组织相容性等问题使其应用受到一定的限制。2.骨髓间质干细胞：因其取材方便，目前最受人重视。但因其没有特定的表面标志蛋白，目前人们只能应用排除法筛选之，所以骨髓间质干细胞的纯化还不够精确。3.永生化细胞系C172、MHP36、NT2细胞系：这些干细胞系因来源于肿瘤组织或转导了原癌基因，其治疗疾病的安全性值得怀疑。4.将体细胞核植入去核的卵母细胞浆中，再程序化后形成治疗性克隆，让其发育到一定阶段后在相应部位获得神经干细胞，可重建组织相容性。但这个技术较复杂，临床很难推广。神经干细胞 修复神经有潜力受损神经细胞的修复途径是近年探索的重点，主

4、要包括内源性和外源性途径。内源性途径是通过激活内源性神经干细胞，使其再进入细胞循环，并诱导其增殖、分化，产生各种神经细胞代替缺损的细胞，这对修复神经系统细胞损伤颇具潜力，但目前仍在积极的探索中，尚无成功的报道。事实上，中枢神经系统损伤导致内源性神经干细胞增殖产生的几乎全是胶质细胞，而且目前对神经干细胞的分化机制尚未清楚，诱导神经干细胞定向分化的调控机制及技术亦未成熟。在大多数情况下，仅由内源性神经干细胞产生的神经组织可能不足以代替损伤后缺失的神经组织，尤其在脊髓和纹状体等神经组织，这就限制了内源性神经干细胞的临床应用。外源性途径包括细胞移植和基因治疗在细胞移植领域，神经干细胞移植到不同脑区的研

5、究表明，移植后干细胞分化方向与所在脑区的细胞相似，且同一来源的神经干细胞移植后其结果也各不相同。将神经干细胞注入成年鼠脑区后观察发现，神经干细胞随注入部位的不同而有不同的分化方向。在非神经组织发生区域及受损脑区主要分化为胶质细胞，而在神经发生区域如嗅球和纹状体，则主要分化为神经元。由此可知，神经干细胞移植入脑区后可以存活，且保持多分化潜能，但它的分化方向则由其所处的局部微环境而非神经干细胞内在的特性决定。神经干细胞应用基因治疗主要是通过利用永生化细胞系作为体外转基因载体，植入病变的神经组织，从而转入神经生长因子、某些代谢酶等，使其在脑内表达，主要用于治疗病变比较弥散的神经变性病或以中枢神经系统

6、为主要病损的遗传性代谢疾病。这一治疗技术弥补了以病毒为载体的一些不足，使外源性基因在脑内更易于表达，移植后可以定向迁移到受损部位。干细胞研究 国内外竞相进临床在动物实验获得成功的基础上，国内外相继开展了神经干细胞移植的临床应用，目前治疗的疾病种类繁多，包括脑卒中后遗症、脑外伤后遗症、脊髓损伤后遗症、小儿脑瘫、中枢神经系统慢性退行性疾病等。1995年，美国神经外科同行将取自7个流产胎儿的中脑组织移植到一个帕金森氏病患者脑内，也取得了满意的疗效。该研究成果发表在顶级学术刊物新英格兰医学杂志上。2002年，美国神经外科医师协会第70届年度会议上报告：自体神经干细胞移植改善了1名帕金森氏病患者的肌肉运

7、动功能，使他减少了对左旋多巴的需求量。除了治疗帕金森氏病，美国FDA于2005年10月20日批准了第一项使用流产胎儿神经干细胞的人体临床实验，治疗6名患有贝敦氏症的儿童，迄今为止疗效显著，在美国科学界和公众中引起轰动。在我国，已经有北京、上海、广州、天津等城市的众多医院相继开展了神经干细胞的临床治疗。所使用的干细胞除了来源于神经系统的干细胞之外，还包括来源于骨髓、脐血、脐带、羊膜的干细胞；移植途径包括腰椎穿刺蛛网膜下腔注射、静脉内注射、立体定向脑内移植和脊髓内注射移植等，都取得了较好的治疗效果。北京神经外科研究所神经干细胞室先后对神经干细胞的体外生物学特性及体内移植效果进行了观察，获得大量实验

8、数据。总结分析这些实验结果归纳如下：体外研究： 神经干细胞用无血清培养基体外培养时可长期存活并增殖，但脊髓神经干细胞不如脑神经干细胞易培养。当添加血清及神经营养因子时，可诱导神经干细胞向类神经元样细胞、星形胶质细胞及少突胶质细胞分化，但分化比例随诱导剂的不同及浓度不同而发生变化。体内研究：当神经干细胞分别被移植入脑外伤、脑出血、脑缺血、脊髓全横断及半横断损伤时，神经干细胞基本上全部分化成星形胶质细胞，偶见类神经元样细胞，而且这些类神经元样细胞只是显示神经细胞的特异性标志蛋白表达阳性，未见突起发出及突触形成。即使是将神经干细胞与施万细胞共移植体内，也只见极少数神经干细胞有神经细胞特异性标志蛋白的

9、表达，但无突起形成。干细胞替代 前景光明的治疗策略虽然神经干细胞在动物实验上取得一定进展，但应用于临床还需要一段时间。目前，神经干细胞的增殖、分化及定向、远距离迁移的调控还不清楚，移植用细胞类型是选择神经干细胞还是定向诱导后的成熟细胞或介于二者之间的祖细胞，还没有系统的比较研究，神经干细胞的建系及神经干细胞作为转基因载体治疗神经系统疾病的疗效和安全性等问题均有待解决。但用神经干细胞治疗疾病已不再只是设想，科学家们认为，干细胞及其衍生物组织器官的临床应用是人类在21世纪的最大科技成果之一，神经干细胞的发展对人类的意义是积极的，对中枢神经系统的损伤及病变部位实行干细胞替代或转基因治疗是新发展起来并极有前景的神经病学治疗策略。大量动物实验和临床实践也已证明：干细胞移植可以治疗众多目