神經幹細胞「再生」不是夢

中樞神經系統是由大腦和脊髓組成,是人體神經系統的最主體部分。多年來,人們一直認為成年人大腦裡的中樞神經系統缺少再生能力,即神經系統損傷後不能通過神經細胞增殖來替代丟失、缺損的神經元。

但最近科學家研究發現,哺乳動物無論在胚胎發育期還是成年,中樞神經系統都存在可以分化為其他細胞的神經幹細胞。科學家相繼從哺乳動物及人的中樞神經系統中分離出神經幹細胞,並培養成功,然後把神經幹細胞移植到病損或者受傷的腦組織中,結果發現可以產生新的神經細胞,並能夠分化出神經元、髓鞘細胞等多種類型神經細胞的特殊細胞。


大腦中神經幹細胞的發現為神經系統的發育研究和中樞神經系統疾病的治療提供了新的線索。2011年,美國哈佛大學幹細胞研究所科學團隊的一項新研究表明,神經細胞移植能夠修復受損的大腦回路。

實驗中,這些科學家從健康的老鼠胚胎中取出神經元,並將其移植到成年肥胖老鼠體內。最終研究發現,這些神經元在成年老鼠體內存活,並且融入它的大腦回路,存活後又分化成4種神經元,與老鼠體內已有的神經元相整合。上述情況表明,植入的神經元已經修復了成年老鼠的大腦回路。

這項研究成果表明,神經元不僅能夠發展成相應的細胞,還能發出和接收受體大腦的信號,這一發現推動了自閉症和帕金森綜合徵等腦部受損疾病的治療方案研究。

神經幹細胞的來源

成體神經幹細胞可以來源於患者本人,提取後經過體外擴增再移植到患者腦組織。但由於從成人神經系統中,活體提取成體神經幹細胞非常困難,且手術風險高,目前成體神經幹細胞的動物試驗和臨床應用均在利用流產胎兒的胎腦提取成體神經幹細胞。在胎腦的發育過程中,越早期胎腦的成體神經幹細胞比率越高。因此,直接分離自然流產的胎兒新鮮腦組織,可更容易地培養出細胞在體外增殖形成的神經球。


另外,科學家發現大腦中的海馬區是分離並培養神經幹細胞最有效的區域。海馬區是大腦邊緣系統與人體的學習、記憶、情緒、行為、內臟機能活動等方面均有密切聯繫的組成部分,從胎兒的海馬區分離培養的神經幹細胞,在神經系統受到各種傷害時,這種細胞能被誘導分化為某種新的神經元來替代損傷的神經細胞。比如,這類神經幹細胞可分化為多巴胺神經元,改善帕金森綜合徵病人的臨床症狀。

細胞移植技術的發展

同時,科學家在分離培養神經幹細胞的基礎上又引入了基因轉染技術。基因轉染技術是指將特定的遺傳信息傳遞到神經幹細胞中,也就是說,利用基因告訴神經幹細胞應該分化成什麼樣的神經元細胞,目的是使神經幹細胞在體內能有更好的存活、遷移和分化。

美國加州大學洛杉磯分校的研究人員也同樣做了一個實驗,他們利用基因工程技術,給帕金森綜合徵大鼠模型腦內植入並增加了一個酪氨酸羥化酶基因的神經細胞(這種神經細胞是由酪氨酸羥化酶基因構成的,也就是說神經幹細胞是由此種基因轉染成的)。酪氨酸羥化酶基因是多巴胺合成所必需的酶,由於增加了這種激活的基因,神經幹細胞內產生的多巴胺明顯增多。試驗證明,接受這些基因增強細胞的大鼠的神經系統受損症狀改善了70%。

胎兒神經細胞的未來應用

鑑於這次試驗的成功,科學家們對胎兒神經細胞未來的應用信心滿滿,他們認為神經幹細胞作為基因治療的載體細胞具有特殊的優點:它們可以在體外大量培養,可以與受體的腦組織形成結構和功能的整合;它們存活時間長,易於進行轉基因操作;如取材於自體,還具有免疫耐受性及安全性等優點。

可以確定的是,胎兒神經細胞移植正逐步成為帕金森綜合徵的主要治療方法,也能夠為其它人類中樞神經系統疾病的基因治療提供有力的武器。比如阿爾茨海默氏症、亨廷頓氏病、進行性核上麻痺,以及肌萎縮側索硬化症,這些頑固的神經系統疾病都有可能通過帕金森綜合徵的治療經驗得到啟發,發現傳統治療方法的突破點。


因此,科學界和醫學界認為神經幹細胞移植具有很大的潛能,它可以為神經外科醫師提供全新的治療模式。然而,如何獲取大量可以用於移植的神經幹細胞,如何保障神經幹細胞移植後的安全性,如何解決異體移植免疫排斥反應,如何解決使用神經幹細胞的倫理和法律等問題,都需要神經生物學家和神經外科醫師的多方協作。

希望在不久以後的將來,細胞移植治療能夠成為一種安全有效的方式,引入到臨床治療方案中造福人類。

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2019.12.14