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干细胞研究及其应用引言：干细胞（stem cells）是一种特殊的细胞，具有自我更新和分化为多种细胞类型的潜能。
干细胞研究是一门前沿的生物医学领域，对于治疗许多疾病和器官重建具有巨大的潜力。
本文将探讨干细胞的定义、类型、研究方法以及其在医学领域中的应用。
一、干细胞的定义和类型：成体干细胞存在于成人和婴儿的组织和器官中，具有有限的自我更新和分化能力。
成体干细胞包括骨髓干细胞、脂肪干细胞、神经干细胞等。
这些干细胞在身体组织损伤后可以通过分化为相应的细胞类型来修复和再生组织。
二、干细胞研究方法：在体内研究中，研究人员通过将干细胞移植到动物模型中，观察其在体内分化和组织修复的能力。
这些实验可以提供干细胞疗法的临床前证据，并评估其安全性和有效性。
三、干细胞在医学中的应用：干细胞在医学领域有广泛的应用，包括组织工程、疾病治疗和药物筛选等。
组织工程是利用干细胞和支架材料重建受损组织和器官的技术。
通过将干细胞分化为特定细胞类型，并将这些细胞种植到支架中，可以生成具有特定功能的组织。
目前已成功使用干细胞工程技术修复心脏、肝脏、骨骼和皮肤等各种组织。
干细胞也被广泛应用于疾病治疗。
对于一些无法通过传统疗法治愈的疾病，干细胞可以提供一种新的治疗途径。
例如，对于血液系统疾病如白血病，通过造血干细胞移植可以替换患者的异常造血系统，从而实现治愈。
此外，干细胞还可以用于神经退行性疾病如帕金森病和脑卒中的治疗。
另外，干细胞在药物筛选中也发挥了重要的作用。
通过将干细胞分化成特定细胞类型，可以模拟特定疾病过程，并用于测试新药物的疗效和安全性。
这种方法可以加快新药物的开发过程，减少动物实验和临床试验的时间和成本。
结论：干细胞研究是一门前沿的生物医学领域，为治疗许多疾病和组织修复提供了新的途径。
虽然干细胞研究在许多方面取得了重要的突破，但仍然存在一些挑战，包括伦理道德问题、安全性风险和技术限制等。
未来，随着研究的深入，干细胞疗法有望在临床实践中得到更广泛的应用。
简述干细胞的应用干细胞是一类具有自我更新和分化能力的细胞，它们具有广泛的应用前景。
在医学领域中，干细胞被认为是革命性的科学突破，潜力巨大。
下面将生动、全面、有指导意义地介绍干细胞的应用。
首先是干细胞在组织修复和再生医学方面的应用。
人体各个器官在受损或疾病时，通常无法自我修复，而传统的治疗方法难以恢复损伤组织的功能。
而干细胞具有分化成各种细胞的潜力，可以为受损的组织提供新的细胞，并且有望修复或替代受损的组织。
例如，干细胞移植可以用于心脏病患者的心肌再生，恢复心脏功能；干细胞可以分化成神经细胞，用于治疗中风或脊髓损伤等神经系统疾病。
这些应用潜力为患者带来了新的治疗选择，为疾病的治愈提供了希望。
其次是干细胞在药物研发和毒性测试方面的应用。
在研发新药物时，干细胞可以作为模型细胞，用于测试药物的效果和安全性。
与传统的动物模型相比，干细胞更接近人体细胞的特点，可以更准确地预测药物在人体中的反应和副作用，有效节省研发成本和时间。
同时，干细胞还可以用于进行毒性测试，评估化学物质和药物对人体细胞的影响，为药物和化妆品的安全性评估提供依据。
第三是干细胞在再生医学方面的应用。
随着人口老龄化问题的日益严重，干细胞可用于治疗与年龄相关的疾病。
例如，干细胞可以用于治疗退行性眼底病变，恢复老年人的视力；干细胞移植可以用于治疗骨质疏松症，帮助老年人恢复骨密度。
这些应用有望延缓老年人的生理衰老过程，提高生活质量。
最后是干细胞在美容领域的应用。
干细胞可以提供更加个性化和定制化的美容治疗方案。
干细胞可以用于皮肤再生，改善皮肤质量和减缓皮肤衰老；干细胞也可以用于植发，帮助脱发患者恢复头发。
这些应用为美容行业带来了全新的可能性，满足了人们对于美丽和自信的需求。
综上所述，干细胞具有广泛的应用前景，涉及组织修复、药物研发、再生医学和美容等领域。
不仅为疾病治疗带来了新的希望，也为人们提供了更加健康、美丽的选择。
我们期待干细胞技术的不断发展和应用推广，为人类的健康福祉做出更大的贡献。
引入我们为什么需要干细胞：1，凋亡坏死细胞需要填补；2，损伤需要新的细胞来修复。
干细胞具有强大的自我更新能力，并且可以分化成任何想要的细胞。
引用一句Dvorak一句话：肿瘤就是没有治愈的损伤：文章第二段。
这三者之间呢存在非常大的关系，今天我的讲解重点就在于，损伤修复和肿瘤发生的微环境存在怎样的相似？干细胞分别是如何参与损伤修复和肿瘤形成的。
微环境比较首先我们先对于损伤和肿瘤的微环境进行一个比较。
在受到损伤后，我们体内的上皮细胞，表皮细胞以及骨髓来源的一些细胞将会发生动态的相互作用，从而快速的将伤口关闭，并进行下一步的组织修复。
我们来看这张图，描述了损伤时皮肤局部的微环境变化。
皮肤损伤激活血小板和血凝块的产生。
血小板释放很多生长因子和化学引诱剂来募集免疫细胞，并在转录生长因子B（TGFb）和血小板来源的生长因子（PDGF）的作用下激活纤维原从而形成肉芽组织。
坏死和凋亡的细胞释放高移动性的组蛋白1（HMGP1）和前列腺素E2（PGE2）从而刺激上皮细胞的增殖。
接下来就会发生一些纤维原细胞的增殖，细胞外机制的重建，血管再生，和组织联系的重建。
上皮细胞会在受到刺激后发生增殖并迁移到肉芽组织中从而修复皮肤。
一旦表皮已经重建，表皮细胞和纤维细胞就会合成ECM蛋白，帮助形成新的基底膜。
其他组织的修复机制基本和表皮修复的机制是相似的。
这张图描述的是鳞状细胞癌发生时，局部微环境的变化。
在鳞状细胞癌发生的表皮中，微环境非常的相似，上皮细胞产生的生长因子和细胞因子以旁分泌或者自分泌的方式引发肿瘤的生长，侵袭，以及炎症浸润。
肿瘤核心或者肿瘤细胞中的坏死细胞会由于给予HMGB1和PGE2而死亡。
而损伤和肿瘤两者关键的不同点在于，损伤修复是一个自主限制的过程，而肿瘤发生却不能收到控制，肿瘤会继续生长，侵袭正常组织并扩散甚至转移。
这个表格中详细的罗列了在组织损伤中及肿瘤发生过程中相关的细胞因子化学因子和生长因子发挥的作用。
上皮干细胞和组织损伤一些研究表明，在成年小鼠的表皮存在很多干细胞，这些干细胞存在于不同的位置形成不同的干细胞群，他们会保持着最适合所在位置的分化谱系。
干细胞的生物学特性及其应用干细胞是指一种具有自我更新和分化为多种细胞类型潜能的细胞，是生物体发育过程中最为基础的一类细胞。
干细胞具有高度的可塑性和再生能力，因此被广泛应用于医学、生物学、生物工程等领域。
一、干细胞的生物学特性1. 可塑性干细胞具有可塑性，即能够分化为多种细胞类型。
根据分化潜能的不同，干细胞可以分为全能干细胞和多能干细胞。
全能干细胞能够分化为人体所有细胞类型，而多能干细胞只能分化为一部分细胞类型。
2. 自我更新能力干细胞可通过对其进行培养和特定环境的调控来维持其自身数量的不变性，即具有自我更新能力。
3. 长寿性干细胞可以长时间存在于体内，其寿命远远超过其他细胞类型。
二、干细胞的应用1. 细胞治疗干细胞可以分化为多种细胞类型，因此可以应用于多种疾病的细胞治疗。
例如，干细胞可以分化为心肌细胞用于修复心脏损伤，也可以分化为神经细胞用于治疗神经系统疾病。
2. 药物筛选使用干细胞代替传统动物试验，成为一种新的药物筛选方法。
通过使用干细胞，可以节省动物试验的时间和成本，同时也可以更准确地模拟人体生理和病理过程，为药物开发提供更为可靠的数据。
3. 生物替代材料干细胞可以分化为多种细胞类型，可以作为生物替代材料用于医学领域。
例如，使用干细胞制造人工皮肤、骨组织等器官，具有广泛的应用前景。
4. 基础研究干细胞作为生物体发育过程中最为基础的一类细胞，在基础研究方面也具有重要作用。
通过对干细胞的研究，可以更好地了解细胞分化和发育过程，有助于解决很多生物学问题。
总之，干细胞具有可塑性、自我更新能力和长寿性等生物学特性，被广泛应用于医学、生物学、生物工程等领域。
随着科技的不断发展，干细胞的应用前景将更加广阔。
干细胞分选技术（综述）引言干细胞是一类具有自我复制和分化潜能的细胞，包括胚胎干细胞和成体干细胞。
新近研究表明干细胞可以为临床细胞替代治疗和移植治疗提供新的细胞来源，有广阔应用前景。
背景资料干细胞的概念干细胞是指那些具有自我更新能力，在一定的条件下又能产生各种高度分化的子代细胞的增殖性细胞。
目前公认的干细胞所应具备的几点主要的细胞生物学特点：（1）具有自我更新能力与自我维持能力，也就是说它可以分裂，分裂后的子细胞与母细胞一样不但能保持其原有的各种细胞生物学特性，而且还可以不断地分裂下去。
干细胞一旦形成，在机体内终生都具有自我更新能力，不同于那些具有有限自我更新能力的祖细胞。
这对于维持机体组织器官的稳定性有很重要的意义。
（2）具有多向分化的能力（多能性或全能性），即可以分化发育成各种胚层组织的细胞（ES细胞），或可以分化成为本系统各谱系的细胞（特定组织干细胞，如造血干细胞）。
（3）具有高度增殖能力，在体内干细胞的高度扩增具有非常重要的意义，如造血干细胞通过高度扩增补充由于细胞正常衰老而丧失的细胞；同时由于干细胞虽具有多能性但数量不多，因而只有通过体外扩增才能对其进行研究。
因此干细胞高度扩增不但对机体正常功能的维持起着非常重要的作用，而且对干细胞的研究和应用也有着非常重要的作用。
（4）既具有生理性的更新能力，也具有对损伤或疾病导致的反应与修复能力，如骨髓间充质干细胞等。
（5）干细胞的自我更新与分化需要特定的微环境，即nitches，也就是说干细胞往哪一种方向分化，必须在该细胞生存的特定微环境前提下进行分化。
已有诸多的实验表明，如将ES细胞种植入小鼠大脑内，这些干细胞将向神经系统分化。
干细胞的分类根据干细胞的来源、发育阶段、分化趋势将它们分为两大类：ES细胞和成体干细胞（或称之为特定组织干细胞，如造血干细胞、骨髓间充质干细胞、神经干细胞等）。
ES细胞 ES细胞是从附置前早期胚胎内细胞团或附置后胚胎原始生殖细胞分离克隆的一类具有自我更新能力和发育全能性的，并能产生分化后代能力的早期胚胎细胞，包括畸胎瘤干细胞(EC细胞)，ES 细胞,胚胎生殖细胞(EG细胞)。
［基金项目］国家自然科学基金（８１５７２２０５、８１９７４３４５）△［通信作者］孟纯阳，Ｅ ｍａｉｌ：ｃｈｕｎｙａｎｇｍｅｎｇ１６＠１６３．ｃｏｍ济宁医学院学报２０２０年１２月第４３卷第６期 ＪＪｉｎｉｎｇＭｅｄＵｎｉｖ，Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０２０，Ｖｏｌ ４３，Ｎｏ．６ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００ ９７６０．２０２０．０６．０１２间充质干细胞治疗神经病理性疼痛的研究进展燕春州 综述 孟纯阳△ 审校（济宁医学院临床医学院，济宁２７２０１３；济宁医学院附属医院，济宁２７２０２９） 摘 要 神经病理性疼痛（ｎｅｕｒｏｐａｔｈｉｃｐａｉｎ，ＮＰ）是指由神经系统损害或功能障碍引起的慢性疼痛，表现为自发性疼痛、痛觉过敏、异常疼痛和感觉异常等临床特征。
间充质干细胞是一类具有干细胞特征的非造血多功能成体干细胞。
研究证实多种来源的间充质干细胞均能有效缓解ＮＰ。
间充质干细胞可通过抑制炎症反应、改善运动功能、缓解机械痛敏和热痛敏等方面治疗ＮＰ。
本文就间充质干细胞治疗ＮＰ的研究进展做一综述。
关键词 间充质干细胞；神经病理性疼痛；坐骨神经损伤中图分类号：Ｒ４５６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００ ９７６０（２０２０）１２ ４２８ ０４ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌｓｔｅｍｃｅｌｌｓｉｎｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆｎｅｕｒｏｐａｔｈｉｃｐａｉｎＹＡＮＣｈｕｎｚｈｏｕ，ＭＥＮＧＣｈｕｎｙａｎｇ△（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｌｉｎｉｃａｌＭｅｄｉｃｉｎｅ，ＪｉｎｉｎｇＭｅｄｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｉｎｇ２７２０１３，Ｃｈｉｎａ；ＡｆｆｉｌｉａｔｅｄＨｏｓｐｉｔａｌｏｆＪｉｎｉｎｇＭｅｄｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎｉｎｇ２７２０２９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎｅｕｒｏｐａｔｈｉｃｐａｉｎ（ＮＰ）ｒｅｆｅｒｓｔｏｃｈｒｏｎｉｃｐａｉｎｃａｕｓｅｄｂｙｎｅｒｖｏｕｓｓｙｓｔｅｍｄａｍａｇｅｏｒｄｙｓｆｕｎｃ ｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｉｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｐａｉｎ，ｈｙｐｅｒａｌｇｅｓｉａ，ａｂｎｏｒｍａｌｐａｉｎａｎｄｓｅｎｓｏｒｙａｂｎｏｒｍａｌｉｔｉｅｓ，ｅｔｃ．Ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌｓｔｅｍｃｅｌｌｓａｒｅａｋｉｎｄｏｆｎｏｎ ｈｅｍｏｇｅｎｉｃｐｌｕｒｉｐｏｔｅｎｔｓｔｅｍｃｅｌｌｓｗｉｔｈｓｔｅｍｃｅｌｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．ＳｔｕｄｉｅｓｈａｖｅｃｏｎｆｉｒｍｅｄｔｈａｔｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌｓｔｅｍｃｅｌｌｓｆｒｏｍｍａｎｙｓｏｕｒｃｅｓｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｌｌｅｖｉａｔｅＮＰ．Ｍｅｓｅｎ ｃｈｙｍａｌｓｔｅｍｃｅｌｌｓｐｌａｙａｒｏｌｅｉｎｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＮＰｂｙｉｎｈｉｂｉｔｉｎｇｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙｒｅｓｐｏｎｓｅ，ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｍｏｔｏｒｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｎｄｒｅｌｉｅｖｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｔｈｅｒｍａｌｈｙｐｅｒａｌｇｅｓｉａ．Ａｒｅｖｉｅｗｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｍｅｓｅｎｃｈｙ ｍａｌｓｔｅｍｃｅｌｌｓｉｎｔｈｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＮＰｉｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｅｓｅｎｃｈｙｍａｌｓｔｅｍｃｅｌｌ；Ｎｅｕｒｏｐａｔｈｉｃｐａｉｎ；Ｓｐａｒｅｄｎｅｒｖｅｉｎｊｕｒｙ 神经病理性疼痛（ｎｅｕｒｏｐａｔｈｉｃｐａｉｎ，ＮＰ）是通常由外伤、感染或局部缺血引起，神经系统的原发病变或功能障碍引发的进行性神经系统疾病。
一、干细胞的定义、来源、分类1、干细胞的定义：干细胞是一种具有自我复制和分化潜能的细胞。
干细胞的特性：多呈圆形或椭圆形，体积小，胞浆少，核/质比大。
增殖速度较慢，自稳性好，利于自我复制和维持，缓慢增殖使干细胞有充足的时间发现和纠正复制错误，防止自我突变，以便稳步进入特定的分化程序。
一旦机体需要时，就可进入分化状态，此时增殖速度开场逐渐加快，以适应组织器官生长，发育和修复的需要。
2、干细胞的分类：干细胞根据分化潜能，可分为单能、多能和全能干细胞。
a、单能干细胞：指干细胞分裂产生的子细胞只能分化成单一功能类型的细胞。
如表皮干细胞只能分化产生角化表皮细胞，精原细胞只能分化产生精子。
b、多能干细胞：指可具有分化成一种器官的两种或多种组织潜能的干细胞。
如骨髓造血干细胞可分化产生定向干细胞，进一步分化后可产生红系、髓系、粒系等12种类型的血细胞，已用于治疗血液病。
c、全能干细胞：指具有无限分化潜能的干细胞。
如桑梓胚期、囊胚期胚胎干细胞可分为化成任何一种组织类型，可形成胚体、胚后期组织和器官，已用于转基因动物和克隆动物器官。
3、干细胞的来源包括成体干细胞和胚胎干细胞。
〔1〕成体干细胞〔Somatic Stem Cell〕：指自我复制和分化产生一种或一种以上子代组织未成熟细胞，可分布在成体组织或器官中，如血液及骨髓、皮肤、脂肪、神经等不同组织中，分别称造血干细胞、皮肤干细胞、脂肪干细胞、神经干细胞等。
在特定环境因素诱导下，通过增殖、分化可用于修复组织损伤和恢复缺损功能。
以下是分类解释：间充质干细胞(MSCs)：是属于中胚层的一类成体多能干细胞，主要存在于结缔组织和器官间质中，具有强大的增殖能力和多向分化潜能，在适宜的体内或体外环境下不仅可分化为造血细胞，还具有分化为肌细胞、肝细胞、成骨细胞、软骨细胞、基质细胞等多种细胞的能力。
造血干细胞〔hemopoietic stem cell〕：是存在于造血组织中的一群原始造血细胞，是所有造血细胞和免疫细胞的起源，它不仅可以分化为红细胞、白细胞和血小板，还可跨系统分化为各种组织器官的细胞，具有自我更新、多向分化和归巢〔即定向迁移至造血组织器官〕潜能，因此属于一种多功能干细胞。
干细胞的作用和功效干细胞是一种具有自我复制能力和多向分化潜能的细胞，其在生物学和医学领域具有重要的意义。
干细胞可以分为两类，即胚胎干细胞和成体干细胞。
胚胎干细胞来源于早期胚胎，具有全能性，可以分化为各种类型的细胞。
成体干细胞则存在于成年组织和器官中，具有较低的分化潜能。
干细胞具有许多重要的作用和功效。
首先，干细胞可以作为生物学研究的重要工具。
研究人员可以利用干细胞对发育和组织分化过程进行深入研究，从而揭示生命的奥秘。
其次，干细胞还可以用于替代损伤或功能障碍的组织或器官细胞。
例如，通过分化成心肌细胞，干细胞可以帮助治疗心脏病；通过分化成神经细胞，干细胞可以帮助治疗神经系统疾病。
这为以后细胞治疗提供了巨大的前景。
另外，干细胞还可以用于药物筛选和毒性测试。
由于干细胞可以不断复制并分化为不同细胞类型，科学家们可以利用这一特性来测试新药对不同细胞类型的作用，从而更有效地评估药物的疗效和安全性。
这有助于加快新药研发的进程，减少动物实验和临床试验的使用。
干细胞还可以用于再生医学。
再生医学是利用干细胞或再生能力很强的细胞来修复、替代或再生组织和器官的一种医学方法。
例如，利用干细胞修复受损的心脏组织、再生受损的神经组织以及增加皮肤的再生能力等。
通过再生医学，人们可以更好地治疗各种疾病和创伤，提高患者的生活质量。
此外，干细胞还可以用于基因治疗。
基因治疗是通过改变或修复患者身体内部的基因来治疗疾病的一种方法。
干细胞可以将正常的基因导入患者的体内，或者利用基因技术来修复受损的基因，从而治疗一些遗传性疾病。
这为许多目前无法治愈的遗传性疾病提供了一条新的治疗途径。
总之，干细胞具有丰富的作用和功效。
它们不仅能够帮助我们理解生物学的奥秘，还可以用于治疗疾病、再生医学以及基因治疗等方面。
尽管干细胞的研究和应用还存在一些挑战和伦理问题，但随着科学的不断进步和技术的成熟，干细胞将会在未来发挥更加重要的作用，为我们带来更多的希望和机遇。
长期以来 ,人们一直认为 ,成年哺乳动物脑内神经细胞不具备更新能力 ,一旦受损乃至死亡 ,不能再生 ,这种观点使人们对帕金森病、多发性硬化及脑脊髓损伤的治疗受到了很大的限制。虽然传统的药物及手术取得了一定的进展 ,但是仍不能达到满意的效果。近年来 ,生物医学技术迅猛发展 ,神经生物学的重要进展之一是发现神经干细胞的存在 ,特别是成体脑内神经干细胞的分离和鉴定具有划时代意义。本文对神经干细胞的特点、分布、分化机制及应用等研究进展做一综述。 1 神经干细胞的特点 神经干细胞的特点如下 :①神经干细胞可以分化。②通过分裂产生相同的神经干细胞来维持自身的存在 ,同时 ,也能产生子细胞并进一步分化成各种成熟细胞。干细胞可连续分裂几代 ,也可在较长时间内处于静止状态。③神经干细胞通过两种方式生长 ,一种是对称分裂 ,形成两个相同的神经干细胞 ;另一种是非对称分裂 ,由于细胞质中的调节分化蛋白不均匀的分配 ,使得一个子细胞不可逆的走向分化的终端而成为功能专一的分化细胞 ,另一个子细胞则保持亲代的特征 ,仍作为神经干细胞保留下来。分化细胞的数目受分化前干细胞的数目和分裂次数控制。 2 神经干细胞与其它类型干细胞的关系 按分化潜能的大小 ,干细胞基本上可分为 3种类型 :第一类是全能干细胞 ,它具有形成完整个体的分化潜能 ,具有与早期胚胎细胞相似的形态特征和很强的分化能力 ,可以无限增殖并分化成全身200多种细胞组织的潜能 ,进一步形成机体的所有组织、器官进而形成个体 ;第二类是多能干细胞 ,这种干细胞也具有分化多种细胞组织的潜能 ,但却失去了发育成完整个体的能力 ,发育潜能受到一定的限制 ;第三类是单能干细胞 ,如神经干细胞等 ,这种细胞只能向一种类型或密切相关的两种类型的细胞分化。然而横向分化的发现 ,使这个观点受到了挑战 ,神经干细胞可以分化成造血细胞。总之 ,生命体通过干细胞的分裂来实现细胞的更新及保证持续生长。随着基因工程、胚胎工程、细胞工程及组织工程等各种生物技术的快速发展 ,按照一定的目的 ,在体外人工分离、培养干细胞 ,利用干细胞构建各种细胞、组织及器官作为移植来源 ,将成为干细胞应用的主要方向。 3 神经干细胞的分布 神经管形成以前 ,在整个神经板检测到神经干细胞的选择性标记物神经巢蛋白 (nestin),是细胞的骨架蛋白。构成小鼠神经板的细胞 ,具有高效形成神经球的能力。但目前尚不能肯定神经板与神经干细胞是否具有相同的诱导机制。神经管形成后 ,神经干细胞位于神经管的脑室壁周边。关于成脑神经干细胞的分布 ,研究显示成年嗅球、皮层、室管膜层或者室管膜下层、纹状体、海马的齿状回颗粒细胞下层等脑组织中分布着神经干细胞。研究发现脊髓、隔区也分离出神经干细胞 ,这些研究表明 ,神经干细胞广泛存在于神经系统。在中央管周围的神经干细胞培养后亦可形成神经球并产生神经元。脊髓损伤时 ,来自于神经干细胞的神经元新生受到抑制 ,而神经胶质细胞明显增多 ,其机制可能与生成神经元的微环境有关。 4 神经干细胞的分化机制 神经干细胞定向诱导分化调控是目前神经干细胞研究的重大课题 ,脑内主要组织细胞包括神经元、星形胶质细胞及少突胶质细胞等。大脑的功能主要依赖于神经元并通过神经信息的传递方式来实现。脑内神经元种类繁多且功能极为复杂 ,如胆碱能神经元、儿茶酚胺能神经元、5-羟色胺能神经元及肽能神经元等。不同功能的神经元分布在脑内不同的部位 ,通过合成及释放相应的神经递质发挥各自独特的功能。虽然神经干细胞应用中还存在较多未解决的问题 ,但由于其广阔的应用前景 ,仍成为世界上神经科学界研究的热点之一。 神经干细胞的分化受基因调控。基因表达的时空方式受到其自身固有的分子程序的调控和周围环境的影响。胚胎干细胞向神经干细胞的分化需要基因调控 ,特别是不同发育分化阶段决定神经干细胞向所需功能神经细胞定向分化的主要调控基因。目前 ,虽然基因组测序已完成草图 ,但基因组序列分析仅仅反映遗传信息复杂性的一方面 ,而有关遗传信息有序地、时相性地表达等复杂性的另一方面尚未完善。生物的类型变化主要是其内在的 ,所表达的基因是确定的 ,如分化细胞与祖细胞 ,肿瘤细胞与正常细胞等都存在着基因表达差别。若能在这些关系密切的细胞群之间发现那些有表达差别的基因 ,则可为这些相关细胞群所发生的复杂代谢和功能变化提供有意义的信息。Pevny等将神经元特异性的Soｘ2基因转染胚胎干细胞 ,再经维甲酸诱导 ,可获得90%以上的神经细胞。Giebel等表达Nurrl基因对于中脑神经前体细胞分化为多巴胺能神经元起决定作用。这些研究表明基因调控与神经干细胞的定向分化密切相关。 细胞因子与神经干细胞的增殖、分化密切相关。不同的细胞因子在神经干细胞的诱导分化中起重要作用 ,但尚没有一种细胞因子能在体外将神经干细胞全部诱导分化为所需的功能神经细胞 ,参与神经干细胞诱导分化的细胞因子有白细胞介素类 ,如IL-1、IL-7、IL-9及IL-1 1等。神经营养因子对神经干细胞分化到终末细胞的整个过程均有影响 ,如果将培养的神经干细胞置于脑源性神经营养因子作用下 ,大量的神经干细胞可以表现出分化神经元的特性。生长因子类 ,如上皮生长因子、神经生长因子及碱性成纤维细胞生长因子等也影响神经干细胞的分化。神经干细胞对不同种类、不同浓度的因子 ,以及多种因子联合应用作用各不相同 ,在神经干细胞发育分化的不同阶段 ,相同因子的作用也不同。如在表皮生长因子及碱性成纤维细胞生长因子存在的条件下 ,胚胎神经干细胞主要向神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞分化 ,而出生后及成年的脑神经干细胞 ,则无论是否有上皮生长因子及碱性成纤维细胞生长因子 ,都主要分化为星形胶质细胞。这些研究提示 ,上皮生长因子及碱性成纤维细胞生长因子对神经干细胞向功能细胞的诱导分化是复杂的。 信号转导在神经干细胞分化中十分重要。作为一种信号传导途径 ,Notch信号传导系统尚未完全阐明。目前认为Notch受体是一种整合型膜蛋白 ,是一个保守的细胞表面受体 ,它通过与周围配体接触而被激活 ,其信号传导途径开始于Notch受体与配体结合后其胞浆区从细胞膜上脱落 ,并向细胞核转移 ,将信号传递给下游信号分子。该途径的信号传递主要是通过蛋白质相互作用 ,引起转录调节因子的改变或将转录调节因子结合到靶基因上 ,实现对特定基因转录的调控。当激活Notch途径时 ,干细胞进行增殖 ,当抑制Notch活性时 ,干细胞进入分化程序。这些研究结果表明找到调节Notch信号途径的方式 ,就可能通过改变Notch信号来精确调控神经干细胞向神经功能细胞分化的过程和比例。此外 ,Janus激酶信号转导递质与转录激活剂 (JAK-STAT)信号传导系统也参与干细胞的调控。 5 神经干细胞的应用 神经干细胞在神经发育和修复受损神经组织中发挥重要作用。神经干细胞移植是修复和代替受损脑组织的有效方法 ,能重建部分环路和功能。此外神经干细胞可作为基因载体 ,用于颅内肿瘤和其它神经疾病的基因治疗 ,利用神经干细胞作为基因治疗载体 ,弥补了病毒载体的一些不足。Wagner等将神经干细胞移植到帕金森病模型的鼠脑 ,神经干细胞在其脑组织中迁移并修复损毁的脑组织 ,且震颤症状明显减轻 ,可能是神经干细胞分化成为多巴胺能神经元起到治疗作用。Piccini等从流产胎儿脑中分离的神经组织细胞 ,移植入患者的脑中治疗帕金森病 ,结果有一半以上的患者症状得到明显改善 ,而且效果持续存在。多发性硬化是发病率较高的神经系统疾病 ,在其啮齿类动物模型中发现产生髓鞘的少突胶质细胞被破坏或失去功能 ,将神经干细胞直接移植到鼠脑中 ,移植的细胞在脑中发生了大范围的迁移 ,在分化成的少突胶质细胞中 ,约40 %的细胞形成了髓鞘 ,其特性非常接近正常状态 ,一些接受移植的动物其典型的症状也得到了明显的改善。脑胶质瘤是医学治疗的难点之一 ,手术切除肿瘤困难 ,且容易复发 ,放疗和化疗对肿瘤有一定的作用。由于神经干细胞具有迁移的功能 ,利用这种特性可以向脑部释放药物。对鼠神经干细胞进行转基因处理 ,使之分泌IL-4,这种物质能够激活免疫系统 ,对肿瘤细胞发生抗瘤攻击 ,患有脑胶质瘤的实验鼠接受这种细胞注射之后 ,寿命比未治疗的实验鼠大大延长 ,核磁共振成像表明 ,实验鼠脑部的大块肿瘤有缩小的迹象 ,有趣的是 ,既使注射的神经干细胞不分泌IL-4,实验鼠的寿命也会延长。Ling等认为这是由于神经干细胞还能分泌一种能够减缓肿瘤细胞分裂的未知物质的缘故。此外 ,神经干细胞对于判断药效及药物毒性等也有一定实用价值,如可以利用神经干细胞培养技术观察某些天然化合物和合成化合物的神经活性 ,为发展小分子治疗药物提供理论基础。 6 神经干细胞应用中存在的问题 目前建立的神经干细胞系绝大多数来源于鼠 ,而鼠与人之间存在着明显的种属差异 ;神经干细胞的来源不足 ;部分移植的神经干细胞发展成脑瘤;神经干细胞转染范围的非选择性表达及转染基因表达的原位调节 ;利用胚胎干细胞代替神经干细胞存在着社会学及伦理学方面的问题等。 7 展望 目前神经干细胞的来源、分离、培养及鉴定还有许多工作要做 ,神经干细胞诱导、分化及迁移机制有待进一步研究。通过细胞培养技术及基因组的研究 ,如DNA微列阵技术 ,进一步明确成体神经干细胞的确切位置 ,可以设计药物特异性地激活这些细胞。进一步认识神经干细胞的本质和控制分化基因 ,通过调控靶基因 ,可以从神经干细胞诱导产生特定的分化细胞来满足各种需要。横向分化的发现对神经干细胞的研究和应用具有重要意义 ,人们可望从自体中分离诱导出神经干细胞 ,有可能解决神经干细胞的来源问题。总之 ,神经干细胞的应用将有广阔的前景。
