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神经干细胞 (NSC) 被认为是解决帕金森病的有效方法

 北联世纪干细胞 2023-09-21

帕金森病为什么叫帕金森病呢?因为1817年英国内科医生詹姆斯·帕金森(James Parkinson)在一篇文章中描述关于震颤性麻痹的症状,因此将其命名“帕金森病”。欧洲帕金森病联合会决定从1997年开始,将每年的4月11日确定为“世界帕金森病日”,因为这一天是帕金森病的发现者詹姆斯·帕金森博士的生日。

帕金森病(Parkinson’s Disease, PD)是第二大常见的神经退行性疾病,仅次于阿尔兹海默症。帕金森病最主要的病理改变是在中脑黑质大量的多巴胺能神经细胞变性死亡。如果将外源多巴胺能神经元或者多巴胺神经元前体细胞植入患者大脑,替代死亡退变的细胞,恢复多巴胺分泌水平,将有效缓解症状。这种方法就是“细胞治疗”(Cell Therapy)。

其实早在1987年,瑞典科学家就提出了“细胞治疗”的概念。科学家们将流产胎儿腹侧中脑组织(fetal ventral mesencephalon, fVM)给帕金森患者,部分帕金森病人的运动症状得到一定缓解,且尸检结果提示胎儿中脑组织能够在病人脑内存活并生成具有功能的多巴胺能神经元,为帕金森病细胞治疗提供了“概念验证”的依据。然而,流产胎儿来源的中脑组织存在巨大的伦理争议,而且来源不稳定,这一方法最后无疾而终<步步先生注:早期的fvm移植就是原始版的神经干细胞移植,类似svf移植与脂肪干细胞治疗,也类似pbmc移植和间充质干细胞治疗。

帕金森的神经干细胞治疗

1992年,加拿大病理学家雷诺兹首先在成年小鼠大脑的纹状体分离出能够在体外不断分裂增殖的、具有多向分化潜能的细胞群。由此,提出了神经干细胞(Neural stem cell)的概念。狭义的神经干细胞,是指成体神经干细胞,指的是分布于胎儿及成人中枢及周围神经系统的干细胞。

神经干细胞治疗帕金森,可能存在的机制:

A)一是利用移植细胞替代受损细胞,重建神经回路;

B)二是利用移植细胞保护受损细胞,长出轴突,形成突触;

C)三是利用移植细胞形成中间神经元,重建神经回路。

神经干细胞治疗在动物实验中已颇有成效。神经干细胞临床研究应用最多的还是帕金森病。全世界已经有很多人接受了胎儿来源神经干细胞移植的治疗,有的患者在接受移植多年后症状仍可持续性改善。帕金森病是大脑黑质区分泌多巴胺的神经细胞退化造成的一种疾病。帕金森病,只受到单一多巴胺神经细胞的影响,动物模型研究也比较成熟。因此,帕金森病一直是神经干细胞移植治疗的首选适应症。

神经干细胞 (NSC) 在神经再生中具有独特的作用。神经干细胞移植的细胞疗法是治疗神经系统疾病的一种很有前途的工具。然而,这些细胞的来源和治疗应用仍然存在许多问题和争议。

国家转化医学研究中心《自然》国际期刊发布了一篇《神经干细胞的来源及治疗应用研究进展》的论文中,论文总结了神经干细胞的不同来源及其衍生方法,包括从原代组织直接分离、从多能干细胞分化和从体细胞转分化。

神经干细胞的来源及移植治疗应用研究进展

同时还回顾了神经干细胞移植植入治疗动物模型和临床试验中各种神经缺陷和损伤的当前进展。最后,还讨论了神经干细胞移植衍生的潜在优化策略,并在不久的将来对神经干细胞移植的疗法的临床转化提出了紧迫的挑战。

最终结果得知如下:

神经干细胞是一种很有前途的治疗与神经系统相关疾病的方法,因为它们分泌可溶性因子并分化成神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞。

利用最近的技术进步,神经干细胞可以从三个不同的来源获得:从原代组织直接分离、从多能干细胞分化和从体细胞转分化。

神经干细胞移植的细胞疗法用于治疗动物模型和临床试验中的各种神经缺陷和损伤已得到广泛研究。

需要研究的问题

哪种神经干细胞推导策略对临床翻译最有效、最安全?

神经干细胞移植方法如何从临床前研究转化为临床试验?

在不久的将来,神经干细胞移植的疗法在临床转化有哪些优化策略和紧迫的挑战?

神经系统疾病是难治性疾病,可引起感觉丧失、运动功能丧失和记忆力减退,直接威胁患者生命。目前,这些疾病的致病因素及其发病机制尚不清楚。传统的药物治疗用于延缓疾病进展,不能恢复功能或再生组织。最近的研究表明,神经干细胞 (NSCs) 移植是治疗神经系统相关疾病、神经细胞再生和损伤部位微环境恢复的一种很有前途的治疗方式。

神经干细胞移植治疗疾病的特性

神经干细胞分泌可溶性因子,包括神经营养因子、生长因子和细胞因子,从而保护现有的神经细胞免受原位损伤。此外,它们通过定向祖细胞阶段分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞,以取代丢失的神经细胞。神经保护或细胞替代可通过神经再生帮助急性或慢性损伤后的神经功能恢复。

细胞来源是神经干细胞在临床治疗中应用的第一个必须解决的问题,因为足够移植所需的细胞剂量非常高。利用最近的技术进步,神经干细胞可以从三种不同的来源获得,包括从原代组织直接提取、从多能干细胞分化和从体细胞转分化

神经干细胞的来源

利用最近的技术进步,NSCs可以通过三种不同的方法获得:直接从初级CNS组织中提取,包括流产胎儿大脑、成人大脑和脊髓组织;从多能干细胞分化而来,例如胚胎干细胞和诱导性多能干细胞;体细胞的转分化,如皮肤成纤维细胞、尿细胞和血细胞,这些细胞在临床上很容易采集。从上述来源产生的神经干细胞可以通过基因改造进一步永生化。

神经干细胞的分离和生成策略

从原代组织中分离和培养神经干细胞:细胞分离和细胞培养技术的建立导致了有利的实验方法的发展,并为 NSC 研究确定了丰富的细胞来源。

多能干细胞向神经干细胞的分化:多能干细胞,包括胚胎干细胞 (ESC) 和诱导多能干细胞 (iPSC),可以通过分化产生所需的细胞,这是原代细胞分离的有吸引力的替代方法。一般来说,多能干细胞的神经分化方案可分为两大类:胚状体 (EB) 形成和单层培养。

体细胞向神经干细胞的转分化:术语转分化,也称为谱系重编程,最初由Selman和Kafatos于1974年创造。在此过程中,一种类型的成熟体细胞转化为另一种类型的成熟体细胞,而无需经历中间多能状态。该过程主要由谱系特异性转录因子 (TF) 的外源表达和化合物诱导。

TF诱导的转分化:Ding等人首先证明,多能性因子的瞬时表达与适当的神经信号输入相结合,可以成功诱导小鼠成纤维细胞形成可扩张的NSCs,这被称为诱导NSCs (iNSCs)。这一发现为通过病毒介导的外源基因表达后的直接细胞转分化来产生NSC提供了一种新策略。

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