概述：自古以來，人們就注意到大腦在受傷后自愈的能力有限。人們普遍認(rèn)為，這在一定程度上是由于大腦無法產(chǎn)生新細(xì)胞。后來，研究人員發(fā)現(xiàn)，大腦有兩個(gè)特殊區(qū)域確實(shí)會(huì)產(chǎn)生新細(xì)胞，即使在成年人中也是如此。這兩個(gè)特殊區(qū)域的細(xì)胞被稱為神經(jīng)干細(xì)胞，現(xiàn)在科學(xué)家正在努力確定如何利用它們的特殊特性來治療不同類型的大腦損傷。

細(xì)胞是什么？

你可能聽說過，人類大部分是由水組成的。 那么，為什么我們不會(huì)癱倒在地上？ 這是因?yàn)槿梭w是由各種不同類型的細(xì)胞組成的。細(xì)胞是生命的最小單位–由膜包囊組成，內(nèi)含細(xì)胞器以確保生存。 – 例如，皮膚細(xì)胞（真的很扁）、心臟細(xì)胞（真的會(huì)跳動(dòng)！）和腦細(xì)胞（傳遞信息）。

細(xì)胞（圖1）有一個(gè)重要的特征，可以防止我們癱倒在地上變成一灘爛泥：它們有一層由特殊脂肪分子組成的外膜，可以防止細(xì)胞內(nèi)的水分滲出！ 在細(xì)胞內(nèi)部，還有更多的脂肪膜區(qū)，被稱為 “細(xì)胞器”，它們都有各自重要的工作。

細(xì)胞核是最重要的細(xì)胞器之一。 每個(gè)細(xì)胞中都含有以脫氧核糖核酸（DNA）形式存在的遺傳信息。 細(xì)胞核控制著每種不同類型的細(xì)胞表達(dá)哪些不同的蛋白質(zhì)。 蛋白質(zhì)是細(xì)胞中忙碌的工人，因?yàn)樗鼈儓?zhí)行著重要的工作，使細(xì)胞能夠做它需要做的事情！

我們的大腦中有哪些類型的“特化”細(xì)胞？

有幾種類型的“專門一種通過改變形狀和結(jié)構(gòu)來適應(yīng)履行特定功能的細(xì)胞?！蹦X中的細(xì)胞，例如神經(jīng)元（圖 1）、少突膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞（圖2）。

我們之所以稱這些細(xì)胞為特化細(xì)胞，是因?yàn)樗鼈兙哂胁煌男螤詈吞匦裕荚谧屵@些細(xì)胞執(zhí)行特定的功能。

神經(jīng)元通過其稱為“樹突”和“軸突”的突起，使大腦的不同區(qū)域能夠相互溝通，并允許大腦與身體的其他部分對(duì)話（和控制身體的其他部分），這使我們能夠移動(dòng)并感知周圍環(huán)境的變化。

神經(jīng)元傳遞和接收信息。少突膠質(zhì)細(xì)胞包裹在神經(jīng)元周圍，提供支持，使神經(jīng)元能夠快速傳輸這些信息。星形膠質(zhì)細(xì)胞（星細(xì)胞）通過提供營養(yǎng)和調(diào)節(jié)從身體其他部位傳遞到大腦的物質(zhì)來支持神經(jīng)系統(tǒng)。

什么是干細(xì)胞？“干細(xì)胞”部分的含義是什么？

干細(xì)胞尚未成熟或“未分化處于未成熟狀態(tài)的細(xì)胞，具有成為特定類型細(xì)胞的潛力。這些細(xì)胞就像一張白紙。它們類似于一張白紙，就像空白細(xì)胞一樣，可以成為不同類型的特化細(xì)胞。干細(xì)胞只要活著就可以不斷分裂（我們說它們是“自我更新的”），它們有兩個(gè)重要特征：它們可以產(chǎn)生其他干細(xì)胞，并且可以成為多種類型的更特化的細(xì)胞（圖2）。

在大腦中，我們有神經(jīng)干細(xì)胞。這意味著這些神經(jīng)干細(xì)胞可以產(chǎn)生神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞或少突膠質(zhì)細(xì)胞。

胚胎的大腦中有許多干細(xì)胞，因?yàn)樯窠?jīng)干細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生大腦的所有細(xì)胞類型；大多數(shù)腦細(xì)胞誕生于胚胎階段。有趣的是，神經(jīng)干細(xì)胞甚至?xí)诔赡旰笠恢贝嬖谟诖竽X中，并位于大腦的特定部位（圖3）。

“干細(xì)胞”一詞的歷史相當(dāng)復(fù)雜。一個(gè)簡(jiǎn)單的比喻是想象一棵樹的樹干，所有不同的樹枝都從樹干長出。同樣，干細(xì)胞是所有不同類型的特化細(xì)胞的起源。

研究人員何時(shí)首次發(fā)現(xiàn)成人大腦中的干細(xì)胞？

成人大腦中的干細(xì)胞的發(fā)現(xiàn)用了幾十年的時(shí)間，許多不同的科學(xué)家都參與其中（圖4）。這里，我們總結(jié)了一些重要的發(fā)現(xiàn)。請(qǐng)注意，許多其他團(tuán)體和研究也做出了重要貢獻(xiàn)，這些貢獻(xiàn)也可以通過查閱文獻(xiàn)找到。

20世紀(jì)60年代，兩位研究人員Joseph Altman博士和Gopal D. Das博士合作提供了大腦中存在神經(jīng)干細(xì)胞的早期證據(jù)^[1,2]，隨后20世紀(jì)80年代其他幾位研究人員也提出了類似的證據(jù)^[3,4]。當(dāng)兩個(gè)不同的研究小組能夠真正從大腦中分離出干細(xì)胞，并證明這些細(xì)胞表現(xiàn)出上述干細(xì)胞特性時(shí)，科學(xué)家們才真正開始注意到這一點(diǎn)。

1989年，Sally Temple博士從胚胎中分離出干細(xì)胞^[5]，并在實(shí)驗(yàn)室的細(xì)胞培養(yǎng)皿中培養(yǎng)干細(xì)胞。 她發(fā)現(xiàn)一些干細(xì)胞可以變成神經(jīng)元，其他干細(xì)胞可以變成星形膠質(zhì)細(xì)胞。 所有干細(xì)胞都可以制造更多的神經(jīng)干細(xì)胞。 她的研究成果讓科學(xué)家們想到，在其他哺乳動(dòng)物（包括人類）的胚胎大腦中也可能發(fā)現(xiàn)類似的干細(xì)胞。

1992年，布倫特-雷諾茲（Brent Reynolds）博士和塞繆爾-韋斯（Samuel Weiss）博士發(fā)現(xiàn)，成年小鼠大腦中也含有干細(xì)胞^[6]。他們將成年小鼠大腦中的細(xì)胞與一些重要的分子（稱為 “生長因子 “的物質(zhì)，能促使細(xì)胞生長和分裂）放在一個(gè)培養(yǎng)皿中培養(yǎng)。

他們發(fā)現(xiàn)，在這些生長因子的作用下，分離出來的細(xì)胞既能自我更新，又能變成神經(jīng)元或星形膠質(zhì)細(xì)胞，這意味著它們是神經(jīng)干細(xì)胞。 在這些研究成果的基礎(chǔ)上，研究人員最近又做了實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)了成年大鼠^[7]和人類^[8]大腦中神經(jīng)干細(xì)胞誕生新神經(jīng)元的時(shí)間，讓我們對(duì)這類干細(xì)胞有了更多的了解，包括人類和嚙齒動(dòng)物之間的重要差異。

我們所講的神經(jīng)干細(xì)胞指的就是成體中存在于腦中的中樞神經(jīng)干細(xì)胞，其實(shí)在外周也有一些“神經(jīng)干細(xì)胞”稱為“神經(jīng)嵴干細(xì)胞”，可以分化成外周神經(jīng)細(xì)胞、神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞和施旺細(xì)胞，還可橫向分化成色素細(xì)胞和平滑肌細(xì)胞（這個(gè)也叫轉(zhuǎn)分化）。

神經(jīng)干細(xì)胞（NSC）的來源

4種來源的神經(jīng)干細(xì)胞的優(yōu)缺點(diǎn)

來源	優(yōu)點(diǎn)/特點(diǎn)	缺點(diǎn)/風(fēng)險(xiǎn)	臨床研究
人流產(chǎn)胎兒胎腦海馬組織	純度活性最高，生物學(xué)功能最強(qiáng)	來源限制，無法量產(chǎn)倫理問題	有
IPS細(xì)胞誘導(dǎo)分化	自體來源，無倫理限制可量產(chǎn)	技術(shù)性太強(qiáng)，純度待定，有一定致瘤性風(fēng)險(xiǎn)	有
間充質(zhì)干細(xì)胞誘導(dǎo)分化	可量產(chǎn)	純度和神經(jīng)干生物學(xué)功能難評(píng)估，存在誘導(dǎo)分化技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)	無
胚胎干細(xì)胞誘導(dǎo)分化	可量產(chǎn)	倫理問題，來源稀少,存在誘導(dǎo)分化技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)	有

進(jìn)一步了解神經(jīng)干細(xì)胞如何幫助我們治療腦損傷或疾病？

科學(xué)家正在積極研究神經(jīng)干細(xì)胞（無論是大腦中已經(jīng)存在的細(xì)胞，還是在實(shí)驗(yàn)室中培養(yǎng)的細(xì)胞，或從另一個(gè)大腦中提取的細(xì)胞）如何幫助治療中風(fēng)（大腦的正常血流停止，因此細(xì)胞無法獲得足夠的營養(yǎng)和氧氣）、脊髓損傷和帕金森病（一種控制身體運(yùn)動(dòng)的細(xì)胞逐漸停止工作并死亡的疾?。?/p>

大腦中的神經(jīng)干細(xì)胞對(duì)變化非常敏感。例如，腦損傷后，神經(jīng)干細(xì)胞會(huì)穿過腦組織直達(dá)損傷部位。我們知道這實(shí)際上改善了恢復(fù)[9]，因?yàn)楫?dāng)科學(xué)家阻止干細(xì)胞移動(dòng)到損傷部位時(shí)，恢復(fù)情況會(huì)變得更糟^[10]。解釋干細(xì)胞如何以及為何幫助腦損傷恢復(fù)的機(jī)制是一個(gè)重要且活躍的研究領(lǐng)域。

神經(jīng)干細(xì)胞也受到某些腦部疾病的影響，例如帕金森病和阿爾茨海默病一種導(dǎo)致記憶力喪失和智力障礙的腦部疾病。在這些疾病中，神經(jīng)干細(xì)胞的增殖率似乎較低細(xì)胞繁殖時(shí)其數(shù)量增加得有多快。并且不太可能發(fā)育成為完全發(fā)育和健康的神經(jīng)元。

科學(xué)家還可以將來自其他來源的干細(xì)胞注入體內(nèi)（通過血液或直接注入大腦或脊髓），觀察腦損傷的恢復(fù)情況是否得到改善。幾個(gè)研究小組正在研究這種治療方法的細(xì)節(jié)，并仔細(xì)研究結(jié)果。

最終，如果增強(qiáng)生物體或物體的力量、功能或反應(yīng)。大腦中的神經(jīng)干細(xì)胞或?qū)嶒?yàn)室培養(yǎng)的神經(jīng)干細(xì)胞的移植成功且可重復(fù)指重復(fù)某項(xiàng)任務(wù)并且每次都獲得相同結(jié)果的能力。

醫(yī)生將有更好的方法來治療幾種不同類型的腦損傷或疾病。與此同時(shí)，由于神經(jīng)干細(xì)胞這一非常重要的發(fā)現(xiàn)，我們將繼續(xù)了解大腦及其功能，并設(shè)計(jì)不同的方法使其更健康。

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[9] ↑ Thored, P., Arvidsson, A., Cacci, E., Ahlenius, H., Kallur, T., Darsalia, V., et al. 2006. Persistent production of neurons from adult brain stem cells during recovery after stroke. Stem Cells 24(3):739–47. doi:10.1634/stemcells.2005-0281

[10]?↑?Jin, K., Wang, X., Xie, L., Mao, X. O., and Greenberg, D. A. 2010. Transgenic ablation of doublecortin-expressing cells suppresses adult neurogenesis and worsens stroke outcome in mice. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107(17):7993–8. doi:10.1073/pnas.1000154107

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