徐如祥:改善微环境是脑损伤修复与重建的关键
神经干细胞定向分化
“神经干细胞是指具有自我复制、自我更新及多向分化潜能的一类细胞群。这就给我们带来了一个希望,用NSCs细胞替代的方法来治疗脑损伤导致的中枢神经系统功能缺陷性疾病。”据徐如祥介绍,国内外神经科学家有关NSCs移植修复神经损伤方面的研究较多,主要干预策略有两个方面,即内源性神经干细胞的激活和外源性神经干细胞的植入。
既往研究发现脑内存在内源性的神经干细胞,成人大脑主要聚集在脑室下区(SVZ)和海马齿状回(DCG)是两个干细胞聚集区。脑损伤时脑内神经细胞经常大量死亡,SVZ和DCG两个区域虽然可以释放NSCs,但是数量极为有限,不足以提供足够的神经干细胞修复脑损伤,发现脑内成体神经干细胞新的来源区域并加以激活就显得极其重要。
在遵守医学伦理的前提下,有学者从开放性脑外伤破碎的脑组织中分离出多能的神经干细胞,其中数例破碎脑组织来源于前额叶深部腹侧区域(IPS),因此推测可能在人类大脑中除了海马和脑室下区,还存在着新的干细胞聚集区,部位之一可能就位于IPS 。同时发现来自额底的IPS区神经干细胞,具有与SVZ区相似的更新和分化能力。在细胞水平上,新生神经元具有与成熟神经元不同的生物学特征。这些新生神经元在不利于神经元成熟的环境下表现出惊人的迁徙能力和形成轴突树突的能力。更有趣的是新生神经元还具有与成熟神经元不同的电生理特征。
目前,NSCs在神经系统损伤修复的治疗中具有广阔的应用前景,但由于来源和数量有限,NSCs用于临床治疗仍有诸多限制,寻找合适的NSCs作为移植用种子细胞成为学术界关注的焦点之一。徐如祥、戴宜武教授和杨志军博士后课题组已成功研发了两个定向诱导神经干细胞的新技术,可使成体骨髓基质细胞、脂肪组织细胞横向分化为神经干细胞。
NSCs在体外可以较易分化为神经元,但当神经干细胞移植到成年动物的非神经发生区时却主要分化为星形胶质细胞,而极少分化为神经元。这制约着NSCs在中枢神经损伤中的应用,原因在于对于NSCs定向分化调控的分子机制研究一直没有获得突破性的进展。小RNA、细胞信号途径和细胞表观调控方面的研究进展为阐明NSCs定向分化调控的机制提供了可能。
“总之,脑损伤难以修复的根本原因在于由神经元、胶质细胞所构成的细胞微环境以及由神经再生相关基因及其信号分子所构成的分子微环境被严重破坏,因此通过改变脑微环境并将干细胞定向诱导分化为功能性神经元,就有可能实现神经损伤修复与功能重建。”徐如祥告诉记者。
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