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一文分析神經幹細胞稀缺性和重要性

一文分析神經幹細胞稀缺性和重要性

  • 分類:新聞
  • 作者:韦德国际生物
  • 來源:韦德国际生物
  • 發佈時間:2023-12-22
  • 訪問量:17

【概要描述】

一文分析神經幹細胞稀缺性和重要性

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  • 分類:新聞
  • 作者:韦德国际生物
  • 來源:韦德国际生物
  • 發佈時間:2023-12-22
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詳情

以下文章來源於幹細胞者說(公眾號)

 

 

 

 

神經細胞的傳輸

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成年之後大腦就不會再製造神經元了,這意味着一旦發生神經損傷性疾病,人體自愈的可能性就很低,治療也會困難很多,所以要保護好韦德国际大腦,保護神經系統!
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神經幹細胞的研究歷史

 

1. 神經幹細胞的發現和命名
1992年,加拿大病理學家雷諾茲第一时间在成年小鼠大腦的紋狀體分離出能夠在體外不斷分裂增殖的、具有多向分化潛能的細胞群。由此,提出了神經幹細胞(Neural stem cell)的概念。狹義的神經幹細胞,是指成體神經幹細胞,指的是分佈於胚胎及成人中樞及周圍神經系統的幹細胞。簡單的說,神經幹細胞就是成年大腦中具有分化潛能和自我更新能力的母細胞,可分化產生神經組織的各類細胞(包括神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞)。神經幹細胞具有體內遷徙的能力,可以從腦、脊髓等中樞系統遷徙到周圍神經,並在那裏安下家來,發揮作用。
神經幹細胞最早從哪兒來呢?當然都是從胚胎時期而來。不同的神經幹細胞可產生不同神經細胞,分佈於不同的位置。(比如:只存在於胚胎時期的神經管上皮細胞,可以產生放射性膠質神經元和神經母細胞;前者可以分化出神經元前體細胞,後者可以分化出神經前體細胞;而這些細胞都可以產生各類神經膠質細胞。)一般講的神經幹細胞,指的是存在腦中的中樞神經幹細胞。其實外周也有一些「神經幹細胞」稱為「神經嵴幹細胞」,它們可以分化成外周神經細胞、神經內分泌細胞和施旺細胞,還能橫向分化成色素細胞和平滑肌細胞。
2. 神經幹細胞的分裂

 

神經幹細胞有兩種分裂方式:一種是對稱分裂,即一次分裂產生兩個相同的神經幹細胞;另一種是不對稱分裂,一次分裂產生兩個不同細胞,一個是神經幹細胞,另一個是分化的細胞,並隨着不斷分裂分化,最後變成成神經元或神經膠質細胞。神經幹細胞,不能像造血幹細胞那樣「生生不息」,而是越幼稚的細胞自我更新能力越強,越老的細胞則越弱,來自胚胎的神經幹細胞自我更新能力最強,也具有最強的增殖分化能力。

小鼠大腦的神經幹細胞分裂
在胚胎髮育過程中,越早期的胎腦,其神經幹細胞比率越高,用直接分離的自然流產的胚胎新鮮腦組織可以在體外增殖形成神經球。科學家們顺利获得胚胎幹細胞、成體幹細胞和神經幹細胞在體外培養,使其分化成神經幹細胞和各類神經細胞。
在胚胎髮育的過程中,中樞神經系統的發育需要很多種的細胞因子和分化因子參與,受到細胞信號和細胞外微環境的嚴密調控。神經調控和神經微環境的研究,是现在神經科學最熱門的方向之一。唯有知己知彼,韦德国际才能真正做到「牽着神經幹細胞的鼻子走」,定向誘導分化,定向移植,發揮作用。
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神經幹細胞再生治療的機制

 

神經幹細胞再生治療有三種方式:一是利用移植細胞替代受損細胞,重建神經迴路;二是利用移植細胞保護受損細胞,長出軸突,形成突觸;三是利用移植細胞形成中間神經元,重建神經迴路。
韦德国际可以利用多種外源細胞進行移植(比如永生化的神經幹細胞株、胚胎幹細胞株、臍帶血幹細胞、胎兒神經幹細胞、成人神經幹細胞及骨髓間充質幹細胞等。這些細胞可以在體外培養、分化或者轉基因後再移植來治療各種神經疾病。
神經幹細胞移植後,還可以顺利获得分泌生長因子(如神經生長因子、腦源性神經生長因子、神經膠質源性生長因子、血管內皮生長因子等),增加受損部位的內源性神經細胞的數量,提高存活率,激活它們,遷移到受損區域形成新的神經迴路。

 

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神經幹細胞的治療方向

 

檢索數據庫:Medline

檢索工具:知網/文獻鳥/PubMed

近年來,中國已經發表了6990篇Medline收錄的神經幹細胞研究相關文章,其中,2019年發文530篇,2020年發文656篇,2021年發文669篇,2022年發文684篇,2023年最新發文567篇。

不断以來,神經幹細胞的研究遠遠不達間充質幹細胞那麼多,但神經幹細胞治療在動物實驗中已頗有成效。動物實驗結果表明,脊髓里的神經幹細胞雖然具有多向分化潛能,但自然狀態下最容易分化成星形膠質細胞,而不能分化神經元,只是由膠質細胞形成沒有功能的膠質瘢痕,不能形成有效的神經迴路。

1. 帕金森
神經幹細胞臨床研究應用最多的還是帕金森病。全世界已經有很多人接受了胎兒來源神經幹細胞移植的治療,有的患者在接受移植多年後症狀仍可持續性改善。帕金森病是大腦黑質區分泌多巴胺的神經細胞退化造成的一種疾病。在臨床上,多採用多巴胺增效劑這樣的藥物來改善症狀,但是藥物用久了會產生耐藥性,並且還有運動協調上的併發症。帕金森病,只受到單一多巴胺神經細胞的影響,動物模型研究也比較成熟。因此,帕金森病不断是神經幹細胞移植治療的首選適應症。

胎兒神經幹細胞移植可能成為帕金森病的治療方法。儘管可以用流產胎腦的黑質區(subatantia nigra)腦組織進行移植,移植後的細胞可以存活,還能分泌多巴胺明顯改善症狀。不過,胎兒神經幹細胞移植治療帕金森病還有諸多問題。流產胎兒的獲取有很大倫理問題,材料非常不易取得
2. 腦卒中

 

神經幹細胞臨床研究應用的第二種疾病是腦卒中(英文名:stroke,中文名:腦血栓,腦梗塞,中風)。腦卒中的成因是腦血管的阻塞,因受影響區域不同會引起多種細胞受損,並不適合以單一的細胞治療。但若受損的部位在特定的位置(比如大腦紋狀區等),就可以進行細胞移植的治療了。科學家用不同細胞(如胚胎幹細胞、胎兒神經幹細胞、臍血幹細胞、骨髓間充質幹細胞進行移植,大都能改善神經功能、減少中風面積。

3.漸凍人症
神經幹細胞臨床研究應用的第三種疾病是肌萎縮側索硬化(英文名:Amyotrophic Lateral Sclerosis,ALS;中文名:漸凍人症),是最主要的一種運動神經元疾病,俗稱「漸凍人病」。

漸凍人症影響患者的四肢、軀幹和延髓的上下運動神經元,導致患者吞咽困難、肌肉萎縮、肌無力和肌束顫動,就像慢慢地被凍住了一樣。一般發病後的生存期不超過三年,是一種嚴重的神經系統疾病。隨着技術开展,科學們已經可以顺利获得多能幹細胞分化製備運動神經元前體細胞,但移植位點是個難題。如何建立不同神經細胞間的聯繫也是一個挑戰。間充質幹細胞治療也是一個方向。將間充質幹細胞注射進入漸凍人症患者的胸椎中,追蹤四年顯示有部分案例的肺功能惡化趨勢有所減緩。
2022年,《Nature Medicine》發表Cedars-Sinai醫學中心的脊髓內移植分泌GDNF的人源神經前體細胞的1/2a 期實驗研究,移植這些神經祖細胞能夠在患者脊髓中存活超過3年時間(42個月),並分化為星形膠質細胞和表達GDNF蛋白。
這裏講的神經幹細胞,指的都是中樞神經幹細胞。實際,外周神經細胞比中樞神經細胞有着更強的再生能力,斷指再植經過鍛煉還可以恢復部分功能。
4.阿爾茨海默病(老年痴呆症)
阿爾茨海默病是一種常見的神經退行性疾病,以進行性認知障礙為特徵,對患者的生命和健康構成嚴重威脅。阿爾茨海默病影響了全球5000多萬人,預計2050年將超過1.52億人。現有藥物治療效果有限,難以逆轉突觸和神經元的損失,且副作用明顯。減少澱粉樣蛋白β或tau蛋白的策略對阿爾茨海默病沒有明顯效果,不能恢復受損的神經組織。最近有研究表明,神經幹細胞可自我更新、分化和遷移,增強突觸可塑性和神經發生。因此,它們被認為是一種有吸引力的阿爾茨海默病再生治療方法。

來自中國天津中醫藥大學第一附屬醫院趙嵐團隊在《中國神經再生研究(英文版)》(Neural Regeneration Research)上發表了題為「Neural stem cells promote neuroplasticity: a promising therapeutic strategy for the treatment of Alzheimer’s disease」的綜述。該綜述發現,神經可塑性可在整個生命期存在,且隨着年齡的增長而其能力不斷下降,且在衰老和阿爾茨海默病患者中受損明顯。因此,促進神經可塑性可能是緩解阿爾茨海默病的一個有前途的策略。神經幹細胞不僅能減輕澱粉樣蛋白β和tau蛋白水平,也能促進突觸可塑性和神經發生以修復哺乳動物大腦的微環境,這被認為是改善阿爾茨海默病有巨大潛力的新療法。

 

  

神經幹細胞的其他用途

 

第一,神經幹細胞可用於藥物載體,攜帶特殊基因用於疾病的治療。顺利获得基因操作,將特殊的基因或經過改造的基因引入到神經干細胞的基因組裏,再將其植入到中樞神經系統。攜帶特殊基因的神經細胞,既可以和宿主的神經元建立突觸聯繫,又可以给予特殊基因的表達產物(比如某種酶,而達到基因治療的目的。
第二,神經幹細胞還可用於藥物篩選。從正常人腦分離的神經幹細胞具有種屬特異性;從病人腦分離的神經幹細胞具有疾病特異性,有着均一的遺傳背景,有利於藥物篩選平台的穩定性和可重複性。
第三,神經幹細胞與組織工程學相結合,也是研究熱點。隨着組織工程學飛速开展,神經幹細胞可以建立細胞與生物材料的三維複合體,形成類似活體的組織,對有病的或受損的組織進行形態、結構和功能的重建,最終達到永久性的替代。
細胞的數量,提高存活率,激活它們,遷移到受損區域形成新的神經迴路。
  

神經幹細胞再生治療的挑戰

 

第一时间,神經幹細胞需進一步研究,找出最適宜移植的細胞亞群,保證移植細胞的狀態和組成;其次,針對不同疾病的發生髮展進程,掌握最佳移植時機;第三,移植細胞數量,需要尋覓一個最佳細胞數量;第四,在異體移植中,植入的神經幹細胞會有反應,引起受體神經系統的一系列反應,繼發性反應需要進一步研究和關注;第五,不同給藥方式對也會有不同的影響,需要尋找簡便,創傷更小,效率更高的移植方法;第六,如何標記追蹤移植的細胞,如何檢測移植細胞的存活率,如何鑑定移植後功能的重建,如何在移植後幫助神經系統功能的重建。

主要參考文獻都已經在文章里列出,如有額外需要後台留言

 



【關於韦德国际生物】

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作為高質量三維細胞製造專家,韦德国际生物给予基於3D微載體的一站式定製化細胞規模化擴增整體解決方案,打造了原創3D細胞智造平台,實現規模化、自動化、智能化、密閉式的細胞藥物及其衍生品生產製備,以此幫助全球客戶建立最為先進的細胞藥物生產線。在開創【百億量級】幹細胞製備工藝管線後,加速向【千億量級】進發,致力於以3D細胞規模化智造技術賦能細胞與基因治療產業,惠及更多患者。

韦德国际生物的產品與服務,已廣泛應用於基因與細胞治療、細胞外囊泡、疫苗及蛋白產品等生產的上游工藝開發。同時,在再生醫學、類器官與食品科技(細胞培養肉等)領域也具有廣泛應用前景。並且,现在已助力多家細胞與基因治療企業進行IND申報。

韦德国际生物擁有5000平米的研發與轉化平台,其中包括1000餘平的以3D細胞智造及微組織再生醫學治療產品為核心的CDMO服務平台;以及4000平米的GMP生產平台,並新建了1200L微載體生產線。此外還在上海設有2000餘平的國際合作與技術應用中心,以技術創新持續融入全球生物產業新業態。

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