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神经移植种子细胞的培养和移植研究

杨立业  
【摘要】: 中枢神经系统的细胞移植在临床研究上已经获得一定的疗效,但因为供体来源有限,难以在临床上大范围地开展。目前解决该问题有三个方法:(1)利用自体神经细胞(如神经干细胞)体外培养扩增后再移植到中枢神经系统内,可以克服异体移植的免疫排斥。但中枢神经系统细胞位置深在,获取细胞必然对组织造成损伤,体外培养扩增也有一定的技术困难。(2)取流产胚胎的脑组织,分离神经干细胞,在体外大量培养扩增后移植到中枢神经系统内,但这样必然面临着伦理学的问题而无法回避。(3)取异种胚胎神经细胞(如猪和鼠)培养后移植。但该方法可能会出现安全性和免疫排斥,例如可能会将猪的病毒传染给人等。另外,人们对异种移植的心理接受能力也是个问题。由于细胞移植的供体来源存在着上述缺陷,人们必然要寻找更合适的供体来源。 神经干细胞是近年来神经生物学研究的热点,它有可能成为脑移植的细胞来源。神经干细胞移植治疗帕金森和脑短暂缺血的动物模型已经获得了初步的效果,灵长类动物的脊髓损伤后移植人类的神经干细胞,动物的肢体运动症状有明显的改善。我们成功培养出人类胚胎来源的神经干细胞,这种细胞表达巢蛋白和波形蛋白,细胞可以分化为神经元、星型胶质细胞和少突胶质细胞,悬浮培养的神经球中有髓鞘的形成。细胞移植到胚胎发育期的大鼠脑室内可以整合到宿主的脑组织中,移植细胞广泛分布于大脑半球和小脑,脑内发育期的环境可以指引异种神经细胞向一定的方向迁徙,说明动物中枢神经系统在发育阶段的保守性。 人体的其他组织如骨髓、皮肤和脂肪组织容易获取,如果在体外将这些来源的细胞分化为神经细胞,再移植到体内,将为临床移植的大规模开展提供极大的便利,可避免异体、异种移植引起的排斥反应及应用人的胚胎而致的伦理学问题。骨髓中除了造血干细胞以外还有其它的干细胞,但只有最近几年才证明这种细胞在一定的条件下可分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞和肌母细胞。这种细胞又称为克隆形成单位成纤维细胞(colony-forming-unit fibroblast),间充质干细胞或骨髓基质细胞(meserichymal stem Cell,bone marrow stromal cells,BMSCs),我们称之为骨髓基质细胞(BMSCs)。近年来的研究表明,骨髓基质细胞在体内和体外可以分化为神经元。我们采用独特的诱导方法将BMSCs诱导分化为神经元样细胞,分化的细胞早期表达巢蛋白、Musashil和NSE,分化的末期表达NF-M,证明了丹参对BMSCs的分化作用。BMSCs移植到成年大鼠脑内,细胞可以移行一段距离,移植局部无明显的细胞增生和炎性细胞浸润,宿主脑组织无破坏,移植细胞有很好的相容性。这些实验均表明:BMSCs能够转化为神经细胞,可以作为神经移植的潜在的细胞 神经移植种子细胞的培养和移植研究 中文摘要 来源。但是,获取BMSCS 必须要对病人进行骨髓穿刺,这必然会给病人 造成生理和心理上的痛苦。因此,获取新的细胞来源势在必行。 由脂肪组织中分离的基质细胞(adiPose tissue-derived stromal cells,ADSCS)和 BMSCs相比有许多相似之处:(1)它们 均来源干中胚层; (2)ADSCS和 BMSCS一样,在一定条件下也可以诱导分化为成骨细胞、 软骨细胞、肌细胞和脂肪细胞;(3)在体外培养条件下,两者的形态、 生长速度和细胞表面表达的标志物非常相似。因此,有理由相信:ADSCS 可能和BMSCS 一样,在体内和体外均可以转化为神经细胞。另外,ADSCS 具有以下几个优点:(l)容易获得,对病人造成的痛苦小;(2)体外培养 增殖速度快,不需转人外源基因使之永生化;(3)取病人自身的 ADSCS 培养,避免了异体免疫排斥和种族障碍;(4)诱导分化过程简单,容易 操作。我们的前期工作己经证实了这一点。 我们己经成功的分离、培养出了大鼠和人的ADSCS。在体外实验中,加入诱导物质 后,ADSCS可以分化为神经元样细胞,表达NSE和NF-M。将ADSCS移植入正常大鼠 脑内,ADSCS不仅存活,没有破坏宿主的组织结构,而且能够移行较远距离。是否 在体内分化为神经元,尚待进一步研究。在此研究基础上,我们计划进一步优化ADSCS 分化为神经细胞的条件;检测分化的神经细胞是否具有功能;移植ADSCS至动物疾 病模型(如脑梗塞、癫痈、帕金森病等),获取人的ADSCS向脑内移植的安全性和 有效性的资料。 皮肤组织也较容易获得,最近的国外有研究表明皮肤来源的干细胞可以分化为 神经细胞、平滑肌细胞和脂肪细胞。我们从小鼠的皮肤组织中培养出这种细胞,经 3~4次传代后,细胞的形态较为一致,约40%的细胞表达巢蛋白,贴壁终末分化后 约有5%的细胞表达N卜M,呈现神经元的形态;4~5%的细胞表达GFAP,2~3%的细 胞表达CNPase,提示有星型胶质细胞?


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