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神經(jīng)干細(xì)胞

神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)是一種自我更新的多能性細(xì)胞,可以生成神經(jīng)系統(tǒng)的基本細(xì)胞類型。首先,NSCs生成通用的祖細(xì)胞,這些細(xì)胞分化為神經(jīng)祖細(xì)胞和膠質(zhì)祖細(xì)胞。然后,這兩類祖細(xì)胞根據(jù)環(huán)境信號分別分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞(取決于環(huán)境信號)(圖1)。這三種細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的主要和重要細(xì)胞類型。一些神經(jīng)祖細(xì)胞仍然存在于成年脊椎動物大腦中高度受限的區(qū)域,并在整個生命中繼續(xù)產(chǎn)生神經(jīng)元。

神經(jīng)干細(xì)胞有兩種增殖方式:對稱性分裂和不對稱性分裂。對稱性分裂產(chǎn)生兩個干細(xì)胞或兩個祖細(xì)胞,而不對稱性分裂產(chǎn)生一個新的干細(xì)胞和一個祖細(xì)胞。由于不斷的遷移和分化或后增殖,祖細(xì)胞只存在于很短的時間。所產(chǎn)生的新細(xì)胞可以融入原始的神經(jīng)組織,并在體內(nèi)長期存活。這些特性使得NSCs在中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、損傷、疾病或自然細(xì)胞更新后維持細(xì)胞數(shù)量方面成為重要的元素。

NSCs的亞型

圖1. NSCs的亞型

注意,在所有神經(jīng)組織(如大腦和脊髓)中,不同類型的NSC會產(chǎn)生不同類型的子代細(xì)胞,它們的分布也不同。


NSCs的分類

根據(jù)分化潛能和子代細(xì)胞類型,NSCs可以分為四類:神經(jīng)管上皮細(xì)胞、放射狀膠質(zhì)神經(jīng)元、神經(jīng)原細(xì)胞和神經(jīng)前體細(xì)胞。

神經(jīng)管上皮細(xì)胞具有最強(qiáng)的分裂能力,僅存在于胚胎期。它們可以產(chǎn)生放射狀膠質(zhì)神經(jīng)元和神經(jīng)原細(xì)胞。放射狀膠質(zhì)神經(jīng)元可以分裂產(chǎn)生自身,并同時產(chǎn)生神經(jīng)前體細(xì)胞或膠質(zhì)細(xì)胞。它的主要作用是在早期兒童的神經(jīng)元發(fā)育過程中產(chǎn)生投射神經(jīng)元,完成類似于大腦皮質(zhì)和核團(tuán)等基本神經(jīng)組織細(xì)胞的發(fā)育。神經(jīng)原細(xì)胞是主要存在于成年體內(nèi)的NSCs,可以分裂為神經(jīng)前體細(xì)胞、神經(jīng)元和各種類型的膠質(zhì)細(xì)胞。神經(jīng)前體細(xì)胞是各種類型神經(jīng)元的前體細(xì)胞,如微膠質(zhì)細(xì)胞,由膠質(zhì)細(xì)胞前體產(chǎn)生。

根據(jù)不同的位置,NSCs被分為神經(jīng)嵴干細(xì)胞(NC-SC)和中樞神經(jīng)干細(xì)胞(CNS-SC)。


NSCs療法

在研究和醫(yī)學(xué)中,越來越廣泛地使用NSCs。神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞起源于位于特定腦區(qū)域(如腦室壁和海馬)的NSCs的發(fā)現(xiàn),揭示了使用NSCs治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的潛力,包括帕金森病和阿爾茨海默病。目前,NSCs的治療機(jī)制包括:

在疾病部位組織損傷后會釋放多種趨化因子,吸引NSCs到受傷部位,并在局部微環(huán)境的作用下分化為不同類型的細(xì)胞,以修復(fù)和補(bǔ)充受損神經(jīng)細(xì)胞。缺血和缺氧引起的血管內(nèi)皮細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞損傷會增加局部通透性。此外,在多種粘附分子的作用下,NSCs可以穿過血腦屏障,并在損傷處高濃度聚集;
NSCs可以分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子,促進(jìn)受損細(xì)胞的修復(fù);
NSCs可以增強(qiáng)突觸之間的連接,創(chuàng)建新的神經(jīng)回路。


NSCs的標(biāo)記物

在NSCs療法之前,NSCs的分離是最重要的過程。NSCs標(biāo)記物指的是一些特殊蛋白質(zhì),可以將NSC與其他細(xì)胞類型區(qū)分開來。我們在以下表格中列出了最常見的NSCs標(biāo)記物。

ABCG2 ASCL1 BMI1 CALCR CD133 CDCP1 CDH2 CTNNB1
CXCR4 FABP7 FGFR2 FGFR4 FOXD3 FZD9 GATA2 GCNF
GFAP HOXB1 ID2 LRTM1 METRN MSX1 NES NEUROD1
NFE2L2 NGFR NOG NOTCH1 NOTCH2 NR2F1 NUMB OTX2
PAX3 PAX6 PDGFRA PRKCZ PROM2 ROR2 RUNX1 RXRA
SFRP2 SLAIN1 SLC2A1 SMARCA4 SOX1 SOX11 SOX2 SOX21
SOX9 TRAF4 VIM ZIC1

參考文獻(xiàn):

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