干细胞系列小知识(XV）- 大数跨境

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干细胞系列小知识(XV）

一米生物

2023-11-13

导读：我们将分多期内容分享传递更新、更全面的干细胞研究和应用信息，建议收藏！

神经干细胞的培养

背景

神经干细胞(neural stem cells, NSCs)是指具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的能力，能自我更新并能提供大量脑组织细胞的细胞群。神经干细胞具有多向分化潜能：在不同因子下，可分化出不同类型的神经细胞，损伤或者疾病可以刺激神经干细胞分化。神经干细胞具有免疫源性，是未分化的原始细胞，不表达成熟细胞抗原，不被免疫系统识别，且具有组织融合性，可以与宿主的神经组织融合良好，在宿主体内可以长期存活。

神经干细胞分化

神经干细胞来源

现阶段神经干细胞主要有三种来源。

神经组织：哺乳动物胚胎前期大部分脑区、成年期的脑室下区、海马回的颗粒下层、脊髓等部位均可以分离出神经干细胞。

多功能干细胞：胚胎干细胞(ESCs)、诱导多功能干细胞(iPSCs)等细胞定向诱导分化而来。

体细胞：从皮肤成纤维细胞、尿细胞和血液细胞等诱导分化而来^[1]。

神经干细胞来源^[1]

影响神经干细胞生长分化的生长因子

FGF-2(碱性成纤维细胞生长因子): 在胚胎早期维持神经祖细胞的生存，促进其增殖^[2]。

BDNF(脑源性神经营养因子)、IGF-I(胰岛素样生长因子I): 促进神经干细胞向神经元方向分化^[3]。

TGF-β: 可抑制多潜能造血祖细胞的增殖，促进神经前体细胞的谱系传递和阻止上皮肿瘤细胞生成^[4]。

GM-CSF、IL(集落刺激因子、白介素家族): 影响神经元的发育^[5]。

BMP(骨形态发生蛋白): 促进神经干细胞向星形胶质细胞方向分化^[6]。

Shh(音猬因子，sonic hedgehog): 在端脑，Shh能够启动神经祖细胞的自我更新、抑制终末分化^[7]。

Activin: 通过抑制Shh途径和增强维甲酸(retinoic acid, RA)途径使神经前体细胞退出有丝分裂周期，进入分化。且Activin能够通过Shh途径来影响转录因子Nkx2.1的表达，从而决定了这些神经前体细胞的迁移方向，以及它们会发育成哪种亚型的皮层中间神经元^[8]。

神经干细胞生长分化细胞因子^[2]

神经干细胞的潜在应用

神经系统疾病是影响人类健康的主要疾病之一，包括脑肿瘤、神经退行性疾病、脑血管疾病和创伤性脑损伤等，目前尚无有效的治疗方法。基于神经干细胞的再生潜力，神经干细胞移植方法已被用于治疗各种神经退行性疾病^[9]。

神经干细胞在中枢神经系统疾病治疗上有多种治疗潜力，可以通过几种途径进行神经损伤修复：

1. 移植的干细胞可以迁移到损伤的神经部位，通过细胞替代作用更换机体已经死亡或受损伤的神经细胞，修复受损神经网络。

2. 移植的干细胞可以分泌大量活性因子和营养因子，激活神经细胞，促进新细胞的再生和重建；分泌血管生成因子，促进病变部位血管生成。

3. 移植的干细胞可以调节免疫细胞到达病理部位的数量，分泌不同水平的细胞因子相互影响，起到抗炎的保护作用^[10]。

神经干细胞研究和临床应用也存在着一些潜在问题，譬如来源的伦理问题、移植后的免疫排斥反应、移植入体内后的转归和追踪问题等。尽管如此，相信随着研究的不断深入，神经干细胞移植可有望成为治疗中枢神经系统疾病的理想细胞。后续内容将会进一步介绍神经干细胞的分离与培养方法及操作。

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参考文献

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[1] Pereira IM, Marote A, et al. Filling the Gap: Neural Stem Cells as A Promising Therapy for Spinal Cord Injury. Pharmaceuticals (Basel). 2019 Apr 29;12(2):65. doi: 10.3390/ph12020065.

[2] Chang CY, Ting HC, et al. Induced Pluripotent Stem Cells: A Powerful Neurodegenerative Disease Modeling Tool for Mechanism Study and Drug Discovery. Cell Transplant. 2018 Nov;27(11):1588-1602. doi: 10.1177/0963689718775406

[3] Pan S, Qi Z, et al. Graphene oxide-PLGA hybrid nanofibres for the local delivery of IGF-1 and BDNF in spinal cord repair. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2019 Dec;47(1):651-664. doi: 10.1080/21691401.2019.1575843.

[4] Zhu Q, Chen L,et al. Rack1 is essential for corticogenesis by preventing p21-dependent senescence in neural stem cells. Cell Rep. 2021 Aug 31;36(9):109639. doi: 10.1016/j.celrep.2021.109639.

[5] Kim HJ, Oh JS, et al. Hypoxia-specific GM-CSF-overexpressing neural stem cells improve graft survival and functional recovery in spinal cord injury. Gene Ther. 2012 May;19(5):513-21. doi: 10.1038/gt.2011.137.

[6] Llorens-Bobadilla E, Zhao S, et al. Single-Cell Transcriptomics Reveals a Population of Dormant Neural Stem Cells that Become Activated upon Brain Injury. Cell Stem Cell. 2015 Sep 3;17(3):329-40. doi: 10.1016/j.stem.2015.07.002.

[7] Ihrie RA, Shah JK, et al. Persistent sonic hedgehog signaling in adult brain determines neural stem cell positional identity. Neuron. 2011 Jul 28;71(2):250-62. doi: 10.1016/j.neuron.2011.05.018.

[8] Aykul S, Corpina RA, et al. Activin A forms a non-signaling complex with ACVR1 and type II Activin/BMP receptors via its finger 2 tip loop. Elife. 2020 Jun 9;9:e54582. doi: 10.7554/eLife.54582.

[9] De Gioia R, Biella F, et al. Neural Stem Cell Transplantation for Neurodegenerative Diseases. Int J Mol Sci. 2020 Apr 28;21(9):3103. doi: 10.3390/ijms21093103. PMID: 32354178; PMCID: PMC7247151.

[10] 王廷华.神经干细胞与中枢神经损伤修复[J].第四届全国解剖与临床学术研讨会[2023-11-12].

公司简介

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一米生物创立于2017年，是一家核心发展基因细胞治疗(GCT)、干细胞转化医学、分子诊断、单细胞测序等技术，以及开发生物样本采集与保存的国家级高新技术企业。公司目前总面积1万多平，建有GMP净化车间，并通过了南德TÜV以及ISO13485质量体系认证。一米生物系领因上海的全资子公司。

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