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神經干細胞

神經干細胞(NSCs)是一種自我更新的多能性細胞,可以生成神經系統的基本細胞類型。首先,NSCs生成通用的祖細胞,這些細胞分化為神經祖細胞和膠質祖細胞。然后,這兩類祖細胞根據環境信號分別分化為神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞(取決于環境信號)(圖1)。這三種細胞是中樞神經系統中的主要和重要細胞類型。一些神經祖細胞仍然存在于成年脊椎動物大腦中高度受限的區域,并在整個生命中繼續產生神經元。

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

NSCs的亞型

圖1. NSCs的亞型

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


NSCs的分類

根據分化潛能和子代細胞類型,NSCs可以分為四類:神經管上皮細胞、放射狀膠質神經元、神經原細胞和神經前體細胞。

神經管上皮細胞具有最強的分裂能力,僅存在于胚胎期。它們可以產生放射狀膠質神經元和神經原細胞。放射狀膠質神經元可以分裂產生自身,并同時產生神經前體細胞或膠質細胞。它的主要作用是在早期兒童的神經元發育過程中產生投射神經元,完成類似于大腦皮質和核團等基本神經組織細胞的發育。神經原細胞是主要存在于成年體內的NSCs,可以分裂為神經前體細胞、神經元和各種類型的膠質細胞。神經前體細胞是各種類型神經元的前體細胞,如微膠質細胞,由膠質細胞前體產生。

根據不同的位置,NSCs被分為神經嵴干細胞(NC-SC)和中樞神經干細胞(CNS-SC)。


NSCs療法

在研究和醫學中,越來越廣泛地使用NSCs。神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞起源于位于特定腦區域(如腦室壁和海馬)的NSCs的發現,揭示了使用NSCs治療中樞神經系統疾病的潛力,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,并在局部微環境的作用下分化為不同類型的細胞,以修復和補充受損神經細胞。缺血和缺氧引起的血管內皮細胞和膠質細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可以分泌多種神經營養因子,促進受損細胞的修復;
NSCs可以增強突觸之間的連接,創建新的神經回路。


NSCs的標記物

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

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:

[1] Beattie, R, Hippenmeyer, S. Mechanisms of radial glia progenitor cell lineage progression [J]. FEBS Letters. 2017, 591 (24): 3993–4008.

[2] Tobias Bergstr?m and Karin Forsberg-Nilsson. Neural stem cells: Brain building blocks and beyond [J]. Ups J Med Sci. 2012, 117(2): 132–142.

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