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从哪里获得神经干细胞?

神经干细胞(Neural Stem Cells,NSCs)是一类具有自我更新和分化能力的细胞,它们能够产生中枢神经系统(包括大脑和脊髓)中的各种类型的神经细胞,如神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。神经干细胞在发育过程中起着关键作用,它们能够分化成不同类型的神经细胞,以支持大脑的结构和功能。神经干细胞来自不同的人体组织。

从哪里获得神经干细胞?

胚胎组织

在胚胎发育过程中,神经系统包含大量的神经干细胞。特别是在早期胚胎阶段,神经干细胞的活性高且相对容易获取。例如,从胚胎的脑和脊髓组织中可以分离出神经干细胞。然而,这种来源存在显著的伦理问题。因为胚胎干细胞的获取通常涉及到对胚胎的操作,这引发了关于生命起始和胚胎道德地位的激烈争论。在许多国家和地区,对于胚胎干细胞的研究和使用受到严格的法律和伦理准则的限制。

成体脑组织

  • 成体大脑中存在特定的神经干细胞 “小生境”。主要分布在侧脑室下区(Subventricular Zone,SVZ)和海马齿状回(Dentate Gyrus,DG)的亚颗粒区。
  • 侧脑室下区:这个区域的神经干细胞能够产生神经祖细胞,这些祖细胞可以沿着特定的路径(如吻侧迁移流)迁移到嗅球,在嗅球中分化为神经元,参与嗅觉系统的更新和修复。侧脑室下区的神经干细胞可以通过精细的脑部手术技术,在立体定向引导下进行提取。不过,成体脑组织中的神经干细胞数量相对有限,并且其增殖和分化能力可能随着年龄增长和疾病状态而受到影响。
  • 海马齿状回的亚颗粒区:它在学习和记忆等认知功能中发挥重要作用。这个区域的神经干细胞可以产生新的神经元,融入到海马的神经网络中。从这里获取神经干细胞也需要精密的操作技术,以避免对周围脑组织造成损伤。

诱导多能干细胞(iPS 细胞)

这是一种通过对体细胞(如皮肤细胞、血液细胞等)进行重编程而获得的干细胞。将体细胞通过导入特定的转录因子(如 Oct4、Sox2、Klf4 和 c – Myc),使其重新获得类似胚胎干细胞的多能性。这些诱导产生的多能干细胞可以在体外特定的培养条件下,通过诱导分化为神经干细胞。这种方法的优点是来源广泛,避免了胚胎干细胞的伦理争议,并且可以根据需要大量生产神经干细胞。例如,从患者自身的皮肤细胞诱导产生 iPS 细胞,再分化为神经干细胞用于治疗,理论上可以降低免疫排斥的风险。

    成人神经干细胞:特征和特性

    神经干细胞是神经系统中自我更新的多能性祖细胞。在成人大脑中,NSCs主要位于侧脑室的SVZ和海马齿状回的SGZ(图1A)。

    目前流行的观点认为,体内原发性成人SVZNSCs是一种分裂缓慢、长期保留BrdU的祖细胞,表现出室管膜下放射胶质样星形胶质细胞和室管膜上皮细胞的一些共同特征,包括形态学特征以及胶质纤维酸性蛋白(GFAP)和糖蛋白CD133的表达。双核苷酸胸腺嘧啶类似物标记范式被用来鉴定成体NSCs,其依据是NSCs在胸腺嘧啶类似物长期滞留后重新进入细胞周期的能力。

    解剖学特征和全面的免疫组化标记也有助于确定它们的身份。在成体SVZ中,静止的成体NSC群体被认为位于上胚层下方,但通过其顶端表面与脑室接触(图1B)。

    图1:哺乳动物大脑SVZ和SGZ中的成体神经干细胞。
    图1:哺乳动物大脑SVZ和SGZ中的成体神经干细胞。

    (A)成年哺乳动物小鼠大脑的示意图。成人NSC主要存在于两个生发区:侧脑室壁的室下区 (SVZ) 和海马齿状回的颗粒下区 (SGZ)。

    (B) SVZ中的成人NSC。静止或休眠的成年SVZNSC (dNSC) 对应于一种独特类型的细胞群,其细胞体位于 SVZ,同时通过心尖表面接触心室。它们还具有GFAP+星形胶质细胞和CD133+室管膜细胞的几个共同特征。活跃自我更新的成年SVZNSC (sNSC) 位于SVZ中,并产生向嗅球迁移的神经母细胞。

    (C) SGZ中的成人NSC。静止或休眠的成体SGZNSC对应于放射状胶质细胞样细胞,其中一些可能转变为主动自我更新的成体SGZNSC,并产生神经母细胞 (NB) 和新生成的神经元 (NGN)。

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