神經(jīng)干細(xì)胞 (NSC) 是中樞神經(jīng)系統(tǒng) (CNS) 中具有自我更新能力的多能細(xì)胞。由于其具有神經(jīng)保護(hù)和免疫調(diào)節(jié)特性,NSC可以促進(jìn)神經(jīng)修復(fù)和再生。
神經(jīng)干細(xì)胞對神經(jīng)系統(tǒng)疾病的優(yōu)勢
神經(jīng)干細(xì)胞具有極強(qiáng)的增殖和產(chǎn)生子代細(xì)胞的能力。后者又分化為神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞,這些細(xì)胞對于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常運(yùn)作和修復(fù)至關(guān)重要。?
神經(jīng)元或神經(jīng)細(xì)胞負(fù)責(zé)使用電信號和化學(xué)信號將外部世界的信息通過感覺器官(如眼睛和耳朵)傳送到大腦。
星形膠質(zhì)細(xì)胞負(fù)責(zé)代謝、穩(wěn)態(tài)和神經(jīng)保護(hù)任務(wù)過程,例如調(diào)節(jié)血流和控制睡眠。
星形膠質(zhì)細(xì)胞充當(dāng)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的神經(jīng)元、少突膠質(zhì)細(xì)胞和其他細(xì)胞之間的橋梁。
少突膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞,含有大量脂肪,可以覆蓋神經(jīng)周圍,在神經(jīng)元通訊中發(fā)揮重要作用。
我們何時使用神經(jīng)干細(xì)胞
我們將神經(jīng)干細(xì)胞移植療法應(yīng)用于多種病癥:
- 多發(fā)性硬化癥 (MS):NSC可以幫助修復(fù)受損的髓鞘并支持神經(jīng)元功能。
- 創(chuàng)傷性腦損傷:NSCs可以促進(jìn)受傷后受損神經(jīng)組織的再生。
- 中風(fēng):NSC有助于修復(fù)和恢復(fù)受中風(fēng)影響的腦組織。
NSC 療法還可用于以下疾?。?/p>
- 帕金森病:研究表明,NSC可能取代丟失的多巴胺能神經(jīng)元。
- ALS(肌萎縮側(cè)索硬化癥):NSC可能減緩神經(jīng)退行性疾病的進(jìn)展。
- 阿爾茨海默病:NSC可能取代受損的神經(jīng)元并增強(qiáng)認(rèn)知功能。
在神經(jīng)組織再生中使用神經(jīng)干細(xì)胞而非間充質(zhì)干細(xì)胞的優(yōu)勢
- 更好的修復(fù)能力:與MSC相比,NSC在修復(fù)受損神經(jīng)組織方面更有效。
- 優(yōu)越的再生能力:由于NSC的特殊性,其再生效果比MSC更好。
- 修復(fù)能力范圍更廣:NSC可以分化為神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,而MSC的分化能力可能有限。因此,NSC可以替換或修復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)中更多類型的細(xì)胞。
- 高分化率:在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下,高達(dá)90%的NSC可分化為神經(jīng)元,而通常只有10%的MSC可在體內(nèi)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
神經(jīng)干細(xì)胞的收集和制備
神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)的收集和制備是一項(xiàng)較為復(fù)雜的技術(shù),以下是其主要的步驟及相關(guān)原理和方法:
收集
從胚胎腦組織獲取
- 原理:胚胎發(fā)育過程中,神經(jīng)干細(xì)胞大量存在于神經(jīng)生發(fā)區(qū)域,具有很強(qiáng)的自我更新和分化潛能。
- 方法:一般選取合適孕期的實(shí)驗(yàn)動物胚胎,常用的如小鼠、大鼠等。在無菌條件下,取出胚胎腦組織,分離出富含神經(jīng)干細(xì)胞的區(qū)域,如腦室下區(qū)、海馬齒狀回等。
從成體腦組織獲取
- 原理:成體腦組織中仍存在少量具有干細(xì)胞特性的神經(jīng)干細(xì)胞,主要存在于特定的神經(jīng)生發(fā)區(qū)域,如側(cè)腦室的腦室下區(qū)和海馬的齒狀回顆粒下層等。
- 方法:通過手術(shù)方法,在麻醉狀態(tài)下,打開實(shí)驗(yàn)動物或人類患者的顱骨,暴露腦組織,然后精確地取材。也可采用神經(jīng)內(nèi)鏡技術(shù),在可視化條件下進(jìn)行微創(chuàng)取材,減少對腦組織的損傷。
從誘導(dǎo)多能干細(xì)胞(iPSCs)分化獲取
- 原理:通過導(dǎo)入特定的轉(zhuǎn)錄因子等方法,可將體細(xì)胞重編程為具有多能性的iPSCs,iPSCs在特定的誘導(dǎo)條件下可分化為神經(jīng)干細(xì)胞。
- 方法:首先從患者或?qū)嶒?yàn)動物的皮膚、血液等組織中獲取體細(xì)胞,然后利用病毒載體或非病毒載體等方法,將Oct4、Sox2、Klf4和c-Myc等轉(zhuǎn)錄因子導(dǎo)入體細(xì)胞,使其重編程為iPSCs。接著,將iPSCs接種于特定的神經(jīng)誘導(dǎo)培養(yǎng)基中,添加如維甲酸、SHH等誘導(dǎo)因子,誘導(dǎo)其向神經(jīng)干細(xì)胞分化。
制備
組織塊培養(yǎng)法
- 原理:將獲取的腦組織塊置于合適的培養(yǎng)基中,組織塊中的神經(jīng)干細(xì)胞會逐漸從組織塊邊緣遷移出來,貼壁生長并增殖。
- 方法:將收集到的腦組織剪成小塊,用胰蛋白酶或膠原酶等消化酶進(jìn)行適度消化,以分散細(xì)胞。然后將消化后的細(xì)胞懸液接種于含血清或無血清的神經(jīng)干細(xì)胞培養(yǎng)基中,置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng),定期更換培養(yǎng)基,去除未貼壁的細(xì)胞和雜質(zhì),使神經(jīng)干細(xì)胞逐漸富集。
單細(xì)胞克隆法
- 原理:利用神經(jīng)干細(xì)胞具有自我更新和克隆形成的能力,將單個神經(jīng)干細(xì)胞接種于培養(yǎng)體系中,使其增殖形成克隆。
- 方法:將收集到的細(xì)胞懸液進(jìn)行有限稀釋,使細(xì)胞密度達(dá)到每微升含1-10個細(xì)胞的水平。然后將細(xì)胞懸液接種于96孔板或24孔板中,每孔加入適量的細(xì)胞懸液,使每個孔中平均含有1個細(xì)胞。在培養(yǎng)過程中,通過顯微鏡觀察,挑選出單個細(xì)胞形成的克隆,將其轉(zhuǎn)移至新的培養(yǎng)容器中繼續(xù)培養(yǎng),獲得純度較高的神經(jīng)干細(xì)胞。
流式細(xì)胞分選法
- 原理:根據(jù)神經(jīng)干細(xì)胞表面特異性標(biāo)志物的表達(dá)情況,利用流式細(xì)胞儀對細(xì)胞進(jìn)行分選,從而獲得高純度的神經(jīng)干細(xì)胞。
- 方法:首先將收集到的細(xì)胞懸液與熒光標(biāo)記的神經(jīng)干細(xì)胞特異性抗體孵育,如巢蛋白(Nestin)、SOX2等抗體。這些抗體能夠與神經(jīng)干細(xì)胞表面的相應(yīng)抗原特異性結(jié)合,使神經(jīng)干細(xì)胞帶上熒光標(biāo)記。然后將細(xì)胞懸液加入流式細(xì)胞儀中,在激光的激發(fā)下,根據(jù)細(xì)胞的熒光信號和散射光信號,將表達(dá)神經(jīng)干細(xì)胞特異性標(biāo)志物的細(xì)胞分選出來,收集到特定的容器中進(jìn)行培養(yǎng)。
這些細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中生長,直到達(dá)到治療所需的數(shù)量。
培育和調(diào)制過程大約持續(xù)1.5-2個月,直到它們適合治療使用。為確保供應(yīng)充足,我們建議保持兩個月的儲備。
如果需要的話,可以冷凍這些細(xì)胞進(jìn)行長期保存。
我們?nèi)绾我浦采窠?jīng)干細(xì)胞?
神經(jīng)干細(xì)胞治療可以通過兩種方式進(jìn)行:
- 鞘內(nèi)注射(進(jìn)入椎管)。這是首選方案。鞘內(nèi)注射是一種安全、有效、經(jīng)過充分研究的方法,侵襲性和并發(fā)癥風(fēng)險較低。此外,細(xì)胞可以輕松穿過腦脊液,并可能到達(dá)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多個區(qū)域,使其成為治療中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病的理想方法。
- 直接在病變部位(受損區(qū)域)進(jìn)行治療。吉林中科干細(xì)胞目前不采用這種方法。以這種方式注射細(xì)胞具有更多的技術(shù)挑戰(zhàn)和風(fēng)險,例如引發(fā)感染、損傷周圍組織以及延長術(shù)后護(hù)理和住院時間。
劑量
對于鞘內(nèi)給藥,每次手術(shù)的典型劑量范圍為5000萬至7000萬個細(xì)胞,平均6000萬個細(xì)胞稀釋在3毫升溶液中。
項(xiàng)目時長
NSCs治療計劃持續(xù)4-5天,如有必要可在一年后重復(fù)。
該計劃包括以下步驟:
- 第1天:我們的醫(yī)療專業(yè)人員評估患者的狀況和治療適合性。
- 第2天:鞘內(nèi)注射NSCs細(xì)胞。醫(yī)生使用鞘內(nèi)注射工具和鉛筆尖脊椎針以及局部麻醉劑來麻醉皮膚,從而進(jìn)行該手術(shù)。
- 第3天和第4天:監(jiān)測任何不良反應(yīng)或改善跡象。
與其他細(xì)胞結(jié)合
NSCs療法還可以與其他類型的細(xì)胞相結(jié)合,例如來自胎盤、臍帶和外泌體的細(xì)胞。這樣,我們可以提高治療效果并支持再生過程。?
禁忌癥
總體而言,NSC治療耐受性良好,適用于許多患者。不過,該治療也存在一些禁忌癥:
- 18歲以下患者:由于對兒童的研究和安全數(shù)據(jù)不足。
- 服用抗凝劑的患者:抗凝劑會影響人體凝血能力,在治療期間或治療后會產(chǎn)生風(fēng)險。但是,如果可以停用該藥物,則該手術(shù)可能是一種選擇。
- 患有某些血液凝固障礙的患者:在這種情況下,應(yīng)謹(jǐn)慎進(jìn)行該手術(shù),因?yàn)椴l(fā)癥的風(fēng)險會增加。
治療結(jié)果
- 6個月后:神經(jīng)干細(xì)胞療法的積極效果有望增強(qiáng)
- 一年后:治療效果可能會降低
需要注意的是,治療效果會因病情嚴(yán)重程度、病程長短和個人特征而異。對于創(chuàng)傷,一次治療可能就足夠了。
然而,神經(jīng)退行性疾病,如多發(fā)性硬化癥或帕金森氏癥,可能需要重復(fù)治療來支持或改善患者的病情。
副作用
雖然細(xì)胞療法不會引發(fā)長期副作用,但可能會引發(fā)一些輕微的短期影響,包括:
- 發(fā)燒
- 頭痛
- 寒冷
- 皮疹
- 注射部位局部腫脹或發(fā)紅
這些影響可以通過止痛藥或術(shù)后休息來解決,并在24小時內(nèi)消失。良性腫瘤作為副作用發(fā)展的可能性低于1%。最后,細(xì)胞不會遷移到其他身體系統(tǒng),最大限度地減少了對患者健康的潛在影響。
參考資料:
Guo Wen , Zhang Xindan , Zhai Jiliang , Xue Jiajia. The roles and applications of neural stem cells in spinal cord injury repair. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, VOL.10, 2022, https://www.frontiersin.org/journals/bioengineering-and-biotechnology/articles/10.3389/fbioe.2022.966866, DOI: 10.3389/fbioe.2022.966866
Feng C, Deng L, Yong YY, Wu JM, Qin DL, Yu L, Zhou XG, Wu AG. The Application of Biomaterials in Spinal Cord Injury. Int J Mol Sci. 2023 Jan 3;24(1):816. doi: 10.3390/ijms24010816. PMID: 36614259; PMCID: PMC9821025.
Baker EW, Kinder HA, West FD. Neural stem cell therapy for stroke: A multimechanistic approach to restoring neurological function. Brain Behav. 2019 Mar;9(3):e01214. doi: 10.1002/brb3.1214. Epub 2019 Feb 12. PMID: 30747485; PMCID: PMC6422715.
Oz T, Kaushik A, Kujawska M. Neural stem cells for Parkinson’s disease management: Challenges, nanobased support, and prospects. World J Stem Cells. 2023 Jul 26;15(7):687-700. doi: 10.4252/wjsc.v15.i7.687. PMID: 37545757; PMCID: PMC10401423.
Vasques JF, Teixeira Pinheiro LC, de Jesus Gon?alves RG, et al. Cell-based Research and Therapy for Amyotrophic Lateral Sclerosis: Promises and Challenges. In: Araki T, editor. Amyotrophic Lateral Sclerosis [Internet]. Brisbane (AU): Exon Publications; 2021 Jul 25. Chapter 7. Available from: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK573430/ doi: 10.36255/exonpublications.amyotrophiclateralsclerosis.celltherapy.2021
Chen X, Jiang S, Wang R, Bao X, Li Y. Neural Stem Cells in the Treatment of Alzheimer’s Disease: Current Status, Challenges, and Future Prospects. J Alzheimers Dis. 2023;94(s1):S173-S186. doi: 10.3233/JAD-220721. PMID: 36336934; PMCID: PMC10473082.
免責(zé)說明:本文僅用于傳播科普知識,分享行業(yè)觀點(diǎn),不構(gòu)成任何臨床診斷建議!杭吉干細(xì)胞所發(fā)布的信息不能替代醫(yī)生或藥劑師的專業(yè)建議。如有版權(quán)等疑問,請隨時聯(lián)系我。