神经大脑干细胞移植是怎么修复大脑的?

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脑细胞减少怎么恢复
&最近几年,脑病的治疗,是越来越好的发展,以前觉得脑病不好治疗,脑细胞减少患者不在少数,生病患者不仅非常的痛苦,患者的家属也都跟着操心劳累还有很多负担,血管内皮瘤这种疾病现在很长见,有很多人还是对这个疾病情况不懂,其实不用担心是可以治疗的,所以今天跟大家细细的讲述一下脑细胞减少,让大家对它有个深入的了解。
&脑细胞,构成脑的多种细胞的通称,主要包括神经元和神经胶质细胞。骨骼、肝脏、肌肉等其它器官或组织损伤后可因细胞分裂增殖很快得以恢复,唯独脑细胞不可再生,一旦发育完成后,再也不会增殖。人的一生就只有出生时那个数目的脑细胞可供利用,大约140亿个。骨骼、肝脏、肌肉等其它器官或组织损伤后可因细胞分裂增殖很快得以恢复,只有脑细胞不可分裂。
&脑细胞处在一种连续不断地死亡且永不复生增殖的过程,死一个就少一个,直至消亡殆尽。这是一种程序性死亡,也叫凋亡。人到20岁之后,脑细胞就开始以每天10万个速度递减,许多年来,人们一直认为大脑只开发了10%左右,这种谬论统治了人类将近100年,最近的核磁共振显示,人类大脑的每个地方都是高效利用的,大脑开发率高达100%,并不存在所谓的沉睡,闲置细胞。后面将会有详细科学论述。
&脑细胞是高度分化细胞,因此不可分裂。但是,现代科学已经发现,神经细胞却可以由神经干细胞分化再生,这个过程叫做“神经发生”,但是,这个神经发生只局限在和嗅球两个区域。科学家发现,成年大鼠每天可产生上千个脑细胞,人类以及其他灵长类动物每天生产细胞数量还要少于这个数字。但是,这些新生脑细胞大部分都会死亡,除非努力学习新的知识。这些新生细胞无法弥补死亡的细胞。
&因此,人类脑细胞仍然是处于一个不断减少的过程。这个过程持续终身,25岁左右开始对正常生活产生影响,27岁开始所有能力走下坡路。到了80岁,脑细胞减少了一半左右,这已经被科学所证实。另外,核磁成像告诉我们大脑总体积从18岁就开始减少,在18-60岁的几年中,大脑灰质逐渐减少,白质45岁之前缓慢增加,之后减少。
&上面叙述了脑细胞减少的情况,也让大家多多的关心患有这个疾病的人,多一点关爱,大家平时有时间的话也可以多搜集一些关于这方面的医学知识,帮助我身边患有这些疾病的人们让他们快速的好起来,现在要相信医学考研是那么大发打医生的医术是那么的高明所以任何疾病都是可以治愈的大家都不要担心,赶快收藏它吧它可能会对大家都有很大的帮助的,希望大家都有快乐。
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神经干细胞及其研究进展(转)
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损伤原因外伤
损伤位置颈7
损伤情况完全性
居住地西安
本帖最后由 风清扬 于
14:50 编辑
神经干细胞及其研究进展(转)——请不要询问某医院干细胞移植有无效果,统一回复:目前理论上和临床上的数据均说明某医院干细胞移植无效果,愿意上当者自便,请不要在本帖下发广告。
神经干细胞(neural stem cell, NSC)是指分布于神经系统的、具有自我更新和多分化潜能的干细胞。其主要功能是作为一种后备贮备,参与神经系统损伤修复或细胞正常死亡的更新。20世纪最后十几年来神经生物学领域内最重要的进展之一,就是发现了成年脑组织内确实存在有多能干细胞(即神经干细胞不仅存在于胚胎时期,也存在于成年动物的中枢神经系统,它们有着类似于皮肤和造血系统内干细胞的功能)。巢蛋白(nestin)是目前作为识别神经干细胞的重要标志蛋白,巢蛋白阳性细胞具有干细胞的特征。
今天,科学家普遍相信,无论是胚胎还是成年脑内都有可分裂的干细胞,它们能够生成更多的神经干细胞包括神经祖细胞(progenitor)和神经元及胶质前体细胞(precusor),神经前体细胞再分化成各类神经元;而胶质前体细胞则分化成星形胶质细胞和少突胶质细胞。在正常情况下,神经前体细胞不会演变成为胶质细胞,胶质前体细胞也不会演变成神经元。然而,存在于胚胎或成年中枢神经系统内的干细胞,在特定信号和脑组织三维环境作用下,却可以发育成神经元、星形胶质细胞或少突胶质细胞。由于神经干细胞可望成为补充因损伤、衰老而丧失的神经元或胶质细胞、提供一种替代来源,致使该领域的研究如雨后春笋,倍受关注。
一、成年脑的神经干细胞
研究首先从纹状体培养出干细胞样的中枢神经系统的多潜能细胞,它们来自室下带;类似的细胞也来自其他成年还可能生成神经元的区域——海马齿状回;此外,有些曾被认为是不可能在成年再生成神经元的地方,包括脊髓、隔区和纹状体的实质及小脑大脑皮层也分离出了多潜能的干细胞。成年的少突胶质前体细胞首先从培养视神经获得,后又从中枢神经系统其它部位中分离出来,如小脑和脊髓。小脑表明,干细胞在成年中枢神经系统的广泛区域都存在。最近还发现,成人脑内也存在神经元前体细胞。
研究发现,成年脑虽具有生成新神经元的可能,但主要限于海马齿状回和嗅球。由于在这两个区域产生的是新神经元,所以它们必然是来自有限的神经元祖细胞而非多潜能的干细胞。齿状回产生的祖细胞,在成年动物中就位于齿状回内部;而产生嗅球颗粒细胞核团周围神经元(periglomerular neurins)的成年祖细胞,则位于侧脑室最前部位的室管膜(subependyma)内,靠一种神经细胞粘合分子(neural cell adhesion molecules, N-CAMs)丝裂原,神经诱向因子等的作用,迁移到嗅球。
构成成年脑组织的神经元和胶质细胞均来自神经管直接衍生的胚胎神经上皮细胞。这些细胞位于胚胎脑室腔的表面,组成脑室带(ventricular zone);随着胚胎发育,室带中的某些细胞深入脑组织,组成室下带(subventricular zone),到了成年就形成了室管膜细胞。研究证明,室管膜细胞与神经球细胞有关;成年前脑的室管膜至少含有两种细胞:持续增殖的细胞和相对静息状态的细胞,后者还有可能是前者的补充;有人认为,静息状态的室管膜细胞更可能是在体外培养下形成呈集落状的神经干细胞,说明体内的相对静息的室管膜细胞与体外培养、形成小球的神经干细胞是一回事。
生长因子能够在体外使神经干细胞繁殖形成集落,在体研究(脑室注射神经生长因子)也证明生长因子除能使成年室管膜细胞数量扩大外,还可使新生成的室管膜细胞从侧脑室壁迁移到邻近部位(如皮质、纹状体和隔区)的软脑膜上。提示加入外源性生长因子对使用胚胎脑组织细胞或基因工程细胞移植治疗脑损伤具有重要意义。
二、胚胎神经干细胞
(一)胚胎神经干细胞的来源及发育模式
中枢神经系统的神经干细胞来源于囊胚期的内细胞群,至少分两类,即神经上皮干细胞和神经球干细胞,前者依赖成纤维生长因子(fibroblast growth factor,FGF)发育分化,后者依赖表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)发育分化。因此有学者也将神经系统的两类干细胞分别称为FGF依赖神经上皮(Neuroepithilia,NEP)细胞和EGF依赖神经球干细胞。1992年,Reynolds首先报导神经球干细胞的存在,之后在猴、猪、狗、人、小鼠的各个脑区均发现有神经球干细胞;这些细胞依赖EGF而发育;有自我更新能力和产生神经元、少突胶质细胞及星形细胞的多分化潜能。另一类存在于CNS的干细胞是FGF依赖神经干细胞,它同样具有自我更新和多向分化的能力。两类干细胞均可进一步分化过渡形成多种中间型限制性前体细胞,包括:限制性神经前体细胞(neuroal-restricted precusors, NRPs),限制性胶质前体细胞(glia-restricted precusors, GRPs),少突胶质细胞2型星型细胞(oligodentrocyte-type 2 astrocytes, O2AS),星形胶质前体细胞(astrocyte precusor cells, APCs)以及周围神经系统的前体细胞即神经嵴干细胞(neural crest stern cells, NCSCs)。尔后,各类限制性前体细胞分别形成相应的靶细胞群。
(二)神经干细胞发育的时限性
胚胎神经干细胞主要来源于胚胎E10期左右的单层神经上皮,这些上皮细胞就是祖细胞。脑的神经干细胞源于胚胎E10的祖细胞的皮质神经上皮;它们分化为两种细胞:成神经细胞或成胶质细胞。以后,成神经细胞于胚胎期分化形成神经元,而胶质细胞在胎儿生后才分化完成。即神经元和胶质细胞发育有明显的时间分隔特性。神经干细胞于胚胎12天开始出现,15天达高峰,以后逐渐终止分化,至出生时基本完成。而胶质发生的高峰出现在神经发生基本完成之后。Jacobson的报导也证实神经元发生在胚胎期,而胶质细胞发生在出生以后(如大脑皮的星形胶质细胞在E16可首先被探测到,而少突胶质细胞呈现在出生时,但大量的胶质细胞主要被产生于生后的头一月)。他们认为这种时空分隔可能有利于神经网络的形成(如神经元可在胶质细胞之前得到充分分化形成较长的突起。以后胶质细胞再充填于神经网络之间)。
至于什么因素造成神经和胶质细胞的分化尚不清楚。有人推测,早期发育神经细胞产生的成纤维细胞生长因子2(fibroblast growth factor 2, FGF2)可能在促进神经元和胶质细胞分化过程中起重要作用。现已清楚,在体外培养的神经干细胞内添加如睫状神经营养因子(ciliary neurotrophic factor, CNTF),FGF2,血小板源性生长因子( platelet-derived neurotrophic factor, PDGF),骨形态相关蛋白(BMPs)可促进胶质细胞发育。
三、 神经干细胞的特性及表面特征
由于体外证实神经上皮干细胞依赖FGF发育分化,而神经球干细胞依赖EGF发育分化,因此,CNS神经干细胞从开始可能就有不同的发育特性。继而形成相应的各类前体细胞,从而决定了最终的分化方向和所要形成的靶细胞。两类神经干细胞各具特性如下表示:
&&EGF依赖神经球细胞&&FGF依赖神经上皮干细胞
生长方式&&悬浮式生长&&贴壁生长或悬浮生长
发生时间&&出现在胚胎发育后期(E14,5天后,小鼠)&&出现在胚胎发育中期(大鼠E10,5,小鼠E8,5)
依赖生长因子&&依赖EGF发育&&依赖FGF发育
表达受体&&表达EGFR&&不表达EGFR
分布&&脑区,在脊髓无EGF依赖神经球出现,发育期&&整个发育期脊髓均有FGF依赖干细胞
产生细胞&&不产生神经嵴和PNS细胞&&产生PNS和神经嵴细胞
分化速率&&慢&&快
此外,各类限制性前体细胞还具不同的表面抗原特性。
四、 神经干细胞的分布与定位
最近才证实,胚胎脑内的干细胞的确可以形成全部脑内神经元和星形、少突胶质细胞。哺乳动物胚胎脑中的神经干细胞主要位于七个部位:嗅球、侧脑室脑室带(室管膜上皮)、脑室下带、海马、脊髓、小脑(后脑的一部分)和大脑皮质。在不同物种之间,上述部位细胞的形态和数量颇有不同。人们认为,位于不同部位的神经干细胞可能属于不同干细胞的群体,而非同一类干细胞分布在不同位置。因此,脑的正常发育过程不仅取决于这些胚胎神经干细胞的增殖和分化,还决定于这些细胞中哪些会经受程序性死亡或凋亡。
现已证实,在脑和脊髓有限制性神经前体细胞分布,这些干细胞主要分布于海马、纹状体、脑室下区,嗅球、以及发育中的大脑皮质、脊髓及小脑皮质外颗粒层。
迄今为止,在成年啮齿动物的中枢神经系统中,比较明确的有三组干细胞(已经有初步证明,人脑内的情况也基本如是):①位于邻近脑室的脑组织内,称为脑室带(ventricular zone)。脑室带中室管膜上皮细胞本身就可能含有神经干细胞。室管膜上皮细胞衬在脑室壁的表面,具有纤毛,过去一直认为它不会分裂,功能与血脑屏障有关。近来有一些研究证明它们具有干细胞的特性。此外,在室管膜上皮细胞层的深层即是室管膜下带或脑室下带(subventricular zone),此带细胞混杂,包括:神经母细胞(尚未成熟的神经元,可以迁移到嗅球)、前体细胞和星形胶质细胞。这一邻近脑室的脑组织在胚胎发育时期是细胞积极分裂的神经组织生发部位,到了成年时期,该部位体积大大缩小,但仍含有干细胞;②连接侧脑室和嗅球的条带区域又称喙嘴侧流(但此区在人类未获证实)。在啮齿类,侧脑室的干细胞不断向嗅球迁移,使感受嗅觉信息的嗅球神经元不断得到更新,更新的途径就经过这个条带区域;③海马(人和鼠海马干细胞的部位都是在齿状回的颗粒下层)。海马与记忆形成的功能有关。
FGF依赖干细胞的分布主要在脊髓(从发生看,脊髓的神经干细胞主要源于神经管腹侧假复层神经上皮,之后,这些细胞从中央管向外线膜扩展至远端),这些神经干细胞表达神经上皮(neural epithelium, NEP)所特有的标志物——巢蛋白或巢素(nestin),但不表达其它与分化有关的标志物。以后NEP干细胞按照特异的时空程序、发育分化为神经元,少突胶质细胞和星形胶质细胞。在脑则主要是EGF依赖神经干细胞,但同时也有少量FGF依赖神经干细胞。在中脑和皮质,两类干细胞共存。
五、 神经干细胞分化的调控(略)
众多的研究表明,神经干细胞的分化由内源性因素(基因)和外源性因素(细胞因子)的相互作用调控。
第二节 神经干细胞培养的方法学进展(略)
第三节 体外培养神经干细胞的应用
自从神经干细胞的自身分裂增殖和多潜能分化能力被认识以后,人们就对其在中枢神经系统损伤和退行性疾病这样非常棘手的疾病中可能发挥的治疗作用充满了希望。所以,在神经干细胞体外培养成功不久,就有人将其用于脑内移植、转基因研究以及药理实验研究等。综合目前的研究成果,神经干细胞体外培养的应用主要集中在以下几个方面:①在可控制的培养条件下实现快速体外扩增,满足体内移植所需的细胞数量。②根据拟移植部位的细胞类型及细胞结构特异性,在体外使神经干细胞分化成与受者部位细胞类型与构成相似的细胞群体后再行移植。也就是说为了满足特殊部位移植的需要可事先在体外对供者细胞进行诱导,使之定向分化,从而能更容易掺入靶组织,提高移植物存活率。③利用神经干细胞或永生化神经干细胞系可实现克隆培养,能够持续分裂增殖,并能较顺利地与宿主组织整合的特点,可将其作为“治疗性基因”的载体,对损伤或病变部位施行基因治疗,以实现外源性治疗基因的准确定位、高效表达。④另外,利用神经干细胞可低温冻存,而且复苏后仍能维持原来的生物学特征这一特点,可构建各种不同类型的神经干细胞株,用于神经生理、神经药理及神经病理等基础性研究。
对于CNS损伤后功能的修复,目前尚无有效的方法。临床治疗主要是依靠其自身的修复能力,并辅之以一些神经营养药物(如脑活素、胞二磷胆碱等)及高压氧等治疗措施。但效果均不尽如人意。
上世纪90年代中期,神经科学家终于明白了成年人脑组织内也存在着“神经干细胞”,在一定条件下神经元具有再生的可能性。这样,探讨如何使用这些干细胞来取代脑组织的损伤和变性,就成了当前神经科学的研究热点。对此,研究者提出了两个研究战略。
一种战略就是用未分化的神经细胞在体外(即实验室的培养皿里)生长,将它们诱导分化为预先设计好的成熟神经细胞,再将这些分化好的细胞植入损伤的脑内,起修复作用;或将未分化的干细胞直接植入损伤脑内,靠体内的信号机制让这些未分化细胞发育成为该部脑组织所需要的成熟神经元,以达到修复目的。许多不同的干细胞均可用于这一治疗战略,包括神经先祖细胞和多能胚胎干细胞。
另一种战略是企图去发现某种生长激素和其他“营养因子”,即有助于细胞存活和生长的各种生长因子、激素和其他信号传递分子,这些物质能够激发病人自己的干细胞或修复机制,对损伤的组织进行修复。
无论是哪一种战略,目前均处于基础研究阶段,临床试验尚需慎重。随着NSCs研究的深入,发现NSCs及其转基因产物是一种非常有潜在价值的治疗手段。NSCs植入CNS后,不仅不会干扰正常组织的其它神经生物学功能,而且植入的NSCs,可望弥补有功能障碍的神经元和胶质细胞,或是以调节的方式将治疗基因的产物弥散入CNS从而在CNS损伤中发挥治疗作用。
一、 神经干细胞与脑损伤修复
目前,对发育中或成年CNS中存在神经干细胞(NSCs)的认识已较为肯定。NSCs具有自我更新能力,其对称分裂能力是其自身增殖的基础,而其不对称分裂又为其向其它细胞分化提供了可能;NSCs具有多向分化潜能,受不同诱导可以分化成神经元、星形胶质细胞或少突胶质细胞。这些特性使得NSCs可成为CNS损伤后修复的理想细胞替代源。此外,NSCs来源相对不受限制,也可避开社会伦理的束缚。这些都为NSCs植入CNS提供了基础。
(一) NSCs在脑损伤时参与修复活动
很多报道证实,NSCs在脑损伤时会出现一定的反应,Tzeng等将溴脱氧尿苷[(bromadeoxyuridine,BrdU):由于BrdU是一种DNA前体物质,只能被处于分裂的细胞所摄取,因此观察BrdU标记细胞可以判断该细胞是否有分裂的可能性。]注入脑部(刺伤大鼠侧脑室上皮质)10分钟后,在病灶区可观察到小胶质细胞和巨噬细胞浸润,并出现NFκB/P65( )细胞激活,同时注射区和对侧相应非注射区的SVZ/VZ源性神经前体细胞均出现BrdU的强标记。结果证实,双侧大脑半球SVZ/VZ源性神经前体细胞在单侧脑损伤后均会出现DNA合成,提示NSCs在脑损伤时参与修复活动。Zhang等发现,C-kitR及其配体干细胞因子(SCF) 在CNS损伤时有表达。SCF能调节大鼠小胶质细胞的功能。他们以大鼠穿透性脑外伤为模型,通过免疫组化和原位杂交来分析SCF/C-kitR表达,结果发现,伤口邻近的小胶质细胞的C-kitR表达升高。
Levine等研究发现,少突胶质前体细胞(oligodendrocyte Precursor Cells,OPCs)除了可以提供一个少突胶质细胞库外,在脑干迷走神经背核的运动神经元、受弱毒性假狂犬病毒(PRV)感染时,尚可发生反应,表现为 OPCs立即靠近感染灶。其特点是:①胞体用NG2抗体染色加深;②病变更明显;③病灶区胞体出现丝状伪足。这些改变在早期就出现,且与运动神经元中的病毒抗原相伴出现,少数OPCs还包含有病毒抗原,提示OPCs在脑受损时会出现很强的反应,进而对脑功能产生一定的影响。
Tada等用离子辐射方法照射大鼠脑,180天后观察到,室管膜下(SE)增殖,形成的细胞总数及其中可增殖细胞数和未成熟的神经元数均下降。且辐射剂量越大,NSCs受损越多。提示正常SE的形态结构及功能有赖于NSCs的维持,当受到照射后NSCs不能再构建SE。结果从反面证实NSCs对脑损伤修复是有益的。
(二) 用胚胎脑细胞治疗帕金森病的研究
用胚胎脑组织细胞来治疗帕金森病的研究可以看作是先期干细胞脑内治疗作用的例证。现已知道,帕金森病是引起运动障碍的老年神经变性疾病,病变部位主要位于向纹状体投射的中脑黑质神经元,其神经递质属于多巴胺(dopamine, DA),而DA的主要作用就是调节控制身体运动神经结构的机能。因此,在患帕金森病时,黑质神经元遭受死亡,DA合成减少,运动控制出现障碍。但目前尚不清楚黑质神经元为什么会死亡。用合成DA的药物左旋多巴来治疗帕金森病在初期疗效明显,但随着治疗时间加长,效果会逐渐减弱而副作用却日趋严重,因此靠用药不能治愈帕金森病。细胞治疗帕金森病的概念很简单,即向脑内植入细胞以取代丢失的DA能神经元。然而具体实施这个简单概念却很不简单,向脑内植入完全成熟的DA能神经元并不能在脑中存活,也不能与脑组织(如纹状体)形成网络或突触联系。在上个世纪70年代,就有试验将大鼠胚胎黑质DA神经元注入成年大鼠眼前房内,在此最终发育成为成熟的DA神经元;到80年代,瑞典人就开始将自体肾上腺髓质细胞及胚胎黑质神经元移植到帕金森病模型大鼠和猴的纹状体,使动物的运动症状得到明显的改善,还证明,这些植入的胚胎细胞能够发育成成熟的DA神经元,并与宿主脑的神经组织构成突触联系。后来将此用于临床试验,使用妊娠八周的胎儿脑的黑质植入帕金森病脑内,在有些病人身上取得了良好的疗效,并用正电子发射计算机断层扫描成像(positron emission tomography, PET)证实,病人的脑内DA能神经元获得明显增加, DA神经元与宿主脑组织也显示较好整合。人们后来认为,植入胚胎黑质细胞的疗效正反映了神经元前体细胞具有明显的可塑性,对神经损伤的修复有重要价值。但是,使用胎儿脑组织作为移植物毕竟来源受限制,很难实施标准化,且存在诸多伦理问题。所以,也有一些人试图使用动物(如猪)的胎脑来取代人的胎脑(如美国的Diacrin和Genzyme两家生物技术公司就使用了猪的胎脑)。但是除免疫问题外,治疗效果还不能肯定。
(三) 神经干细胞替代治疗帕金森病研究
基于上述理由,人们积极研究从干细胞培养实验室来源的细胞来用作帕金森病的治疗,即选择合适的生长因子和培养条件将干细胞培养成为DA能神经元前体细胞,再用它来进行脑内移植,使之在脑内完成最终的发育成熟;也可以将干细胞直接植入脑的损伤部位,使之在脑的微环境信号指导下,发育成合适的替代神经元。将未分化的干细胞演化成为DA能神经元或前体细胞可以通过不同途径(包括用转入某种仅在细胞发育早期表达的基因)。也有人使用囊胚内细胞团的胚胎干细胞,使之在培养基中保持未分化状态;(但使用这种细胞要注意不能有分化为其他组织如肌肉或骨骼的细胞混入其内)。还有人使用来自其他组织的干细胞(如脐带血细胞和骨髓基质细胞),它们可经过处理而被诱导成为神经细胞(但还不清楚它们能否具备完美的神经元功能)。然而无论如何,近年来已经有不少研究证明,将上述细胞植入帕金森病模型动物脑内,可以看到症状的改善、DA能神经元形成或建立新的突触联系。这些研究为使用神经干细胞治疗帕金森病提供了令人鼓舞的前景。
(四) 通过诱导自身干细胞来修复脑损伤
尽管也显示有一定治疗前景,但诱导损伤脑组织自身干细胞的战略还不如细胞替代疗法更成熟些。诱导脑组织自身干细胞可以通过向损伤脑组织引入他人胚胎或成年干细胞的办法,也可以通过给予病人药物来达到这一目的。我们已经知道,灵长类脑内的干细胞主要位于脑室下带和海马齿状回。但是在正常情况下,灵长类动物这两个地方都没有什么新生的细胞出现。直到上世纪90年代中期,人们才看到这两个部位在脑损伤情况下有生成一些细胞迁向损伤区域的现象。所以现在人们都在忙于探讨这种现象究竟能对脑的损伤修复起多大的作用。
最近的研究发现,一种在身体发育早期存在的肽类物质——转移生长因子a(transforming growth factor alpha, TGFa)对我们身体多种器官(包括肝和皮肤)的修复机制有重要作用。研究提示在一些慢性进程的脑疾病(如帕金森病)中,基本不会出现正常的脑修复机制;如果给予足够的TGFa,就能够激发脑组织的修复功能。研究还发现,将TGFa注入健康大鼠脑内,可以引起脑室下带的干细胞增殖若干天,然后这种现象就会消失。但是,如果将TGFa注入经过6-OHDA损毁的大鼠脑内,就会发生两种情况:干细胞在脑室下带增殖数天之后,干细胞以一种“迁移波”的方式移向损伤部位并在那里分化成为DA能神经元;同时,动物不再出现运动不正常现象。这种症状改善,究竟是由于新形成了DA神经元,还是引出了其他什么营养因子,目前尚不得而知。
(五) 神经干细胞移植对缺血性脑损伤的修复作用
Kempermann等认为可塑性是脑的一个基本特性,但需多种作用基质,且受机体状态影响。正常时,神经元的可塑性仅发生在海马及嗅觉系统。但近年研究发现,即使中老年人大脑也具有可塑性,故通过干预 NSCs使之特异分化而获取神经元,以便进行脑功能的修复。
Park进行神经祖/干细胞植入低血氧(HI)性脑损伤的治疗研究。结果发现,这些细胞首先迁移至缺血区,在其中生长并表达外源性基因。植入NSCs表达的神经营养因子(NTFs)、可以促进CNS调动自身的NSCs库、进行自我修复。提示NSCs移植在HI脑损伤中可以通过表达NTFs、而促进脑修复。Abe认为,神经元和神经胶质细胞的发育及其维持是受 NTFs控制的。外源性NTFs对缺血性脑损害有保护作用,可能是通过NSCs来完成的。提示NSCs对缺血性脑损伤有治疗潜能。
在NSCs促进认知恢复方面,近年也有报道,Gray等建立了两种大鼠模型:一是将四条小血管阻塞(4VO)引起CAI海马区细胞缺血性损害;二是用毒素致前脑胆碱能投射系受损。两者均有认知缺陷。MHP3来源于E14d永生化小鼠(Embryonic day 14 immortomouse)的海马原基,是一种条件性永生性神经干细胞克隆系。分别将它植入两种模型中,结果细胞迁移至损伤区,在4VO中重构CAI锥形层、并分化成神经元及胶质表型,促进了认知能力的恢复。在第二种模型中也出现相似的作用。提示MHP3具有多潜能多功能,对不同类型脑损伤均有修复作用。
二、 神经干细胞与
应该说,帕金森病在神经系统疾病中还算是相对简单的(只涉及一个脑部位的一种细胞),而脊髓损伤后的修复就困难得多。脊髓损伤后,可累及多种类型的细胞,特别是那些联系着脑和身体其他部位的神经元。要使这些神经元能够在损伤部位生长出来,并与身体各部建立功能联系,无疑是十分困难的。但是,脊髓损伤的病人只要有一点修复就对其生活有重大意义(如部分肢体的活动、膀胱活动得以管制或疼痛能予以减轻等),而这种部分修复可能正是我们治疗的目标。在多数情况下,脊髓损伤并非全断,往往还有一些传导信息的轴突是完整的,然而这种完好的轴突、并不能传递正常的信息;因为同时还失去了少突胶质细胞,即不能给轴突披上髓鞘。因此,目前研究是设法给脊髓补充失去的少突胶质细胞。现在已经有一些实验证明,干细胞有助于使神经损伤后大鼠的神经纤维重新披上髓鞘(如可使经过化学去髓鞘后大鼠脊髓,再注入由胚胎干细胞诱导而成的少突胶质细胞可以使轴突再披髓鞘),同时动物瘫痪的肢体显示出有限度的恢复。然而,同样不能判断这种改善是由于披上髓鞘,还是由于其他营养因子所致。脊髓损伤由于轴突离断退变或脱髓鞘导致功能丧失,而急慢性脊髓损伤后亦少见轴索自发再生。因此,通过植入有产生髓鞘能力的细胞,来提高轴突及其髓鞘的再生,对于恢复脊髓的功能可谓一种有效途径。而脊髓中NSCs及其分化产物的植入可能极具治疗潜能。
Liu等提出维甲酸诱导胚胎干细胞(Embryonic Stem Cells,ES cells)分化成少突胶质细胞,进而产生髓鞘,可能是治疗CNS原发性或继发性脱髓鞘性疾病的有效途径。他们把ES cells植入脱髓鞘后大鼠的脊髓,发现大量ES cells存活、并分化成有产生髓鞘能力的成熟的少突胶质细胞。McDonald等将胎儿的CNS细胞植入急性脊髓损伤后,也发现有轴突再生。Johansson等研究还证实在脊髓损伤时,室管膜细胞可迅速增殖迁移、并分化为星形细胞。提示室管膜细胞作为神经干细胞在CNS损伤时参与其反应。
在补充脊髓损伤的细胞损失方面,可望用 NSCs直接植入,或体外分化后植入来弥补。Cao等从大鼠14天胎大脑皮质和成年大鼠SVZ分离出未分化的NSCs,用Brdu标记干细胞植入正常大鼠脊髓,2周到2月后均发现大量细胞存活;一部分分化成少突胶质细胞,大部分分化成星形细胞,但无NeuN阳性神经元。若植入成年受伤大鼠的脊髓及其周围的灰白质,2月后分化成GFAP阳性星形细胞并具nestin( )神经元,无Brdu阳性的神经元和少突胶质细胞。提示NSCs移植后虽有存活,但只分化成神经胶质细胞。故若要将NSCs分化成神经元,则可能需在体外诱导分化。
关于NSCs及其分化产物对脊髓损伤的修复作用报道较多。Lee等将从胚胎性癌细胞系(NT2)分化成的人神经元(NT2N)、植入免疫缺陷裸鼠脊髓后,发现,植入细胞可与宿主嵌合,存活达成15个月以上,神经元表型与宿主年龄无关,这些神经元被少突胶质细胞产生的髓鞘包裹。提示NT2N神经元植入鼠脊髓可以与宿主嵌合,且移植后能显示并维持成熟神经元的形态及分子表型,有助于提高对脊髓损伤的治疗。
McDonald等发现,将鼠和猫胎儿脊髓组织植入慢性损伤脊髓,也可出现部分功能改善。他们将鼠胚胎干细胞植入外伤9天的大鼠脊髓中,2-5周后,观察到植入细胞存活并分化为星形细胞、少突胶质细胞及神经元,并迁移了约8mm。此外,大鼠肢体功能还有部分恢复。Park等发现,多潜能神经祖细胞或干细胞能够完全与生长发育中或退变的CNS嵌合,通过增加或进一步限制条件,此细胞在基因转移及细胞移植中也同样有作用。另外,在某些神经退变中其移植也可能是唯一的途径。干细胞的这些生物学特性,为将其应用于临床治疗,特别是脊髓功能障碍的治疗提供了可能。
Whittemore等发现了一种永生性CNS源性神经元前体细胞(RN33(查看原图)
,它具有很强的可塑性,并能特异分化成与内源性神经元形态相似的神经元。成年CNS可影响其分化。Whittemore用增加脊髓细胞有丝分裂因子的方法来获得未分化的人类神经前体细胞,受表皮生长因子(EGF)和成纤维细胞生长因子-2(FGF2)作用,这些细胞出现增殖分化,且具有多向潜能,可分化成神经元和星形细胞。提示这些细胞对CNS的损伤有修复作用。
但是,虽然成人CNS中确实存在有NSCs,且近年来的研究也取得了较大进展,但由于其绝对数量和局部微环境所限,致CNS损伤或变性时自我修复作用微乎其微。因而,澄清NSCs在体内大量增殖及分化的调节因素仍是开发NSCs最终临床应用的关键所在。
从事脊髓损伤修复研究的学者都说,用干细胞治疗脊髓损伤还需要大量的基础研究,但一致认为前景很好。必须看到的是,当今对这方面的研究进展迅速,用神经干细胞(无论是植入的还是被诱发的)来治愈神经损伤一定能取得惊人的成果。
三、 转基因神经干细胞及其它转基因细胞在脑及脊髓(CNS)损伤中的作用
除了NSCs可直接植入CNS外,目前NSCs的另一个研究方向是,把体外经基因修饰后,可表达特定因子的NSCs植入CNS。现已能从发育期及成年中枢神经系统中分离出干细胞,并可将这些细胞在体外培养成永生化细胞系,使之成为体外转基因载体。移植后可以将转基因产物(Transgenic Product)在CNS损伤区大量表达,从而对那些广泛或多发性损伤发挥治疗作用。
CNS损伤后,除了神经细胞的丧失外,植入的细胞存活及分化、尚受特定环境及因子的调节。可采取在体外以逆转录病毒或腺病毒为载体,对NSCs或成纤维细胞作基因修饰,通过体外细胞转基因在体内表达相关生长因子或NTFs以达到治疗CNS损伤的目的。Liu等在体外用含Iac或绿色荧光蛋白GFP基因的重组腺病毒为载体,对原代成纤维细胞作基因修饰、并植入大鼠脊髓,该细胞存活、并表达转基因2个月以上。证明重组腺病毒载体对于CNS疾病体外基因治疗是一种有效的工具。
Liu等用含有NT-3.IRES.Iacz/neo序列的逆转录病毒对NSCs克隆(C17)作遗传修饰,使之能表达神经营养因子-3(NT-3)。然后,将细胞植入大鼠脊髓。对体外及体内的干细胞分别作了研究,结果发现:①大部分细胞均表达NT-3 和Iacz基因,且无论体外、体内均出现高度联合表达。②细胞在脊髓内可存活长达2个月以上,并分化成神经元和胶质细胞,还出现一定的迁移。结果提示转基因NSCs对脊髓损伤有修复作用。
Carpenter等人将hNGF基因导入NSCs后植入大鼠脊髓,获得NGF反应性干细胞,进而通过GFAP启动子,主导分泌hNGF。这为NGF等NTFs性转基因干细胞治疗CNS损伤提供可能。由于NTFs对损伤神经元的存活及神经突起生长有促进作用,因而NTFs性转基因NSCs移植对CNS损伤着有广阔前景。
四、 神经干细胞与脑、脊髓损伤修复研究的前景及展望
胚胎来源的神经干细胞因具有向各方面分化的功能,故将之用于因异常而致细胞丧失的疾病治疗有广阔的开发前景。此外,成年大脑NSCs的发现及具有增殖能力和分化方向的可控性、易与宿主细胞嵌合等优点,极大地鼓舞了人们想用内源性NSCs作为移植工具的积极性,这在临床治疗中极具潜力。但是不同部位,不同种类神经元的再生、分化各有其特点,需要不同调节因子的精确控制,因此,阐明不同调节因子在中枢不同部位的调节特性,将是今后NSCs研究的一项重要内容。
对CNS损伤,转基因治疗是新发展起来并极有前景的神经病学治疗战略,过去十年在神经干细胞生物学(Biology of Neural Stem Cell)领域取得了巨大进步,预计不久的将来,这项技术从实验室应用到临床将成为可能。而且,随着进一步研究的深入,相信人类永生化NSCs株将成为新的有前途的基因治疗载体。但目前,干细胞移植尚有许多问题待解决。包括:①获取纯化干细胞,并将其保存于体外,不进一步分化的技术尚有待于进一步完善。②干细胞植入和注入方法,需建立标准并作效果评价。③植入后如何控制免疫排斥反应,还有待进一步改善。④通过植入干细胞,同时带入目的基因不失为一种更有效、更有目的治疗损伤或疾病的方法,但如何选择及提高载体,选择提示基因表达产物并达到长久稳定的表达与宿主达到整合,减少或避免移植并发症,干细胞的跨系定向分化等,仍有待于进一步完善。
总之,随着神经分子生物学(Neuromolecular Biology)研究的进展,传统观点受到挑战,神经元细胞的再生性研究已成为生物学研究的重要课题。随着NSCs基础理论的不断更新和发展,其应用于CNS损伤后功能恢复的研究一定会取得突破性进展。如脑瘫、脊髓横断性等临床治疗的世界性难题,也将有望得到解决。但是也要看到,NSCs研究是一门新兴的科学,人们对NSCs研究还不够深入,需要探索的方面还很多。如果这些问题得到解决,干细胞在中枢神经系统疾病治疗方面的作用定会取得突破性进展。
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我来讲讲神经干细胞的应用前景(转)
1.原位诱导
大量体外和在体实验已经证实成年脑中确实存在NSC,只是发育成熟后丧失了活性因子的刺激作用。这些细胞在一定的条件下,如脑组织损伤、缺血、生长因子等,可以进行增殖、迁移和分化,新生的神经元可替代丢失的神经细胞发挥一定的功能。但临床中枢神经系统疾患病例显著,NSC在中枢神经系统疾病发生过程中,并未发挥自我修复作用。其
可能原因有(查看原图)
1)原位诱导出功能特异的神经元可能需要多种刺激和特定细胞因子的作用;(2)患者中枢神经系统的干细胞缺陷或无法激活。了解NSC原位诱导的确切机制,还有待于进一步的在体研究。
2.细胞移植
国外的临床实验表明,移植胎儿脑组织治疗神经系统退行性疾病,如帕金森病(PD)、阿尔茨海默病(AD)和亨廷顿病(HD),可以明显改善症状。但是胎脑的来源有限,还有伦理
和法律上的束缚,使这一途径的应用受到限制。NSC的发现和体外培养成功,为中枢神经系统病的细胞替代疗法拓宽了道路。小鼠NSC移植实现发现,移植的细胞可以很好地生
长汾化为移植部位相对应的神经元,并与宿主的神经纤维建立突触联系。另外,NSC不仅能修复缺失的神经元,而且可以修复损伤的神经胶质。将02A干细胞注入发生脱髓鞘病变的成鼠脊髓后,移植细胞可以修复其损伤的髓鞘。
3.基因治疗
基因治疗就是通过特定载体半相关外源基因导入体内,使其获得表达,从而达到治疗由于某种基因缺陷或突变而引起的疾病。目前神经系统基因治疗常用的靶细胞有(查看原图)
1)成纤维细胞,来自间充质,能在体外分裂增殖,具有较高的病毒感染率但植入脑后不能与宿主整合;;(2)永生化神经祖细胞,具有能整合,体外容易进行基因转导和能与宿主整合等优点,但存在致癌的危险;;(3) NSC,它具有其他载体所没有的优点:来源于神经组织,比永生化NSC更能保持原有的生物学特性,具有分有力和更好的组织相容性,可以整合到宿主脑组织并向周围迁移,不能形成肿瘤等。目前转导的基因有报告基因、治疗基因、NGF/ GDNF基因等。Snyde:等通过转导分葡萄糖醛酸酶基因的NSC移植,成功治疗了粘多糖综合症(MPS VII型)。Svendsen等转导TH基因治疗PD等。阮奕文等将NGF/ GDNF基因修饰NSC植入AD模型大鼠脑内,移植细胞存活良好,并分化成神经元和星形胶质细胞,最远迁移3 mm后与宿主细胞整合,持续分泌NGF/ GDNF。
NSC作为外源治疗基因的载体,也可用于中枢神经系统肿瘤的治疗。中枢神经系统肿瘤的治疗不仅要求肿瘤本身的去除,更为重要的是修复因肿瘤生长而造成的组织损伤,促进功能恢复。Be ne detti等将转染了IL 4的基因修饰NSC移植注射到GL261鼠胶质瘤细胞系的中枢神经系统肿瘤模型的鼠脑中,此NSC即可分泌IL 4激活机体免疫系统对瘤组织发起攻击,核磁共振成像检查表明实验鼠脑部瘤体有明显缩小迹象,移植鼠较未经治疗的实验鼠寿命明显延长。体外实验表明NSC还可分泌胞嚓陡脱氨基酶( cytosinedea minase),对肿瘤细胞产生杀伤作用,而在体研究发现该物质也能使肿瘤体积明显减小
4. NSC的其他应用
NSC具有稳定的生物学性状,建系以后可以获得均一的遗传背景,决定其还可以作为神经系统疾病的药物筛选平台。从正常脑组织分离获得的神经干细胞系用于筛选药物具有组织和种属特异性;利用NSC的多向分化潜能,可以进一步筛选出控制和促进NSC向终末细胞分化的药物。3jornson等还利用NSC的去分化和转分化特性,成功实施了接受亚致死量照射毁髓处理小鼠的NSC移植后造血重11。另外,还可以利用携带报告基因的逆转录病毒转染病毒砖染脑内可增殖细胞来追踪神经前体细胞的分布,增殖分化和迁移情况,以研究中枢神经系统的发育过程。总之,NSC无论在基础研究还是在临床应用方面均具有十分诱人的研究价值。
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请不要询问某医院干细胞移植有无效果,统一回复:目前理论上和临床上的数据均说明某医院干细胞移植无效果,愿意上当者自便,请不要在本帖下发广告。
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靠别人无望,愿意自己推动干细胞理论向前发展的参考如下。
鼠中枢神经的体外培养(转)
序言:国内外关于原代培养有很多文献,不幸的是,没有一篇是详细的,没有一篇解答过why.
为了让大家少走弯路,根据我杀过3000只老鼠的经验,我把我这几年摸索的经验和大家分享,请求多投几票得几个叮当。相信你follow我的这篇文章一定会做的很好。
我的标题说的很像吹牛,但是我是严肃认真的说的,I earn it.
note:这篇文章全是我个人的经验,99。9%原创,经过无数失败的到的最完美的原代神经元培养法,除了最后那一副图是来自下面第2行那篇文献,所以我才说是99.9%原创。
(注:附录的图是常用的消化酶对实验的存活率影响,来自下面链接里的文献)另外,成年鼠的原代培养我没有摸索过,推荐一篇文献在我以前的帖子(无需叮当)()本篇专门讨论胎鼠和新生鼠神经元的原代培养。
1.材料选择。一定要严格按照国际上,NCBI数据库,其他文献的材料一致。胎鼠就要胎鼠,新生鼠就要新生鼠,不能混淆。因为新生鼠有一些受体,在培养的工作中失去功能,会不能再生,比如NMDA受体。和文献不同会导致错误结论,甚至困惑。很多人写信问我新生鼠的培养问题,我回答用新生鼠的实验很少,八成是你自己搞错了实验对象,请确认国际上的相关研究文献所用老鼠,再来问我下面的问题。
2,培养基选择(neurbasal/neurobasal-a,invitrogen Co.ltd)。我强烈不建议用血清培养。原因是:
首先,血清刺激胶质细胞和杂细胞分裂,最后非常影响神经元产量;
其次,为了抑制胶质生长,往往要加入阿糖孢苷。严重的毒性会影响许多灵敏实验;
再次,最重要的,血清培养的细胞状态很不均一,从正常到凋亡都有,严重影响试验准确,而无血清专用培养基所有的正常细胞都处于一样的状态,要么都好,要么都差,高度一致。
Invitrogen/GIBCO 无血清培养基neurobasal(neurbasal-A)被认为是最标准,最好的培养基。需要的添加剂为 B27和谷氨酰胺。培养出的细胞状态均一,胶质细胞几乎不分裂。其中,neurobasal是胎鼠培养基,而-A为新生鼠培养基。不过根据笔者实验,没什么太大区别,都能很轻松培养成功,但是,切忌中途换培养基,要从一而终。很多实验室是不加抗生素的,也有的实验室加。由于很多初学者操作不熟练,不注意,很多人会污染,所以我还是建议加双抗。
注意!由于无血清培养基添加剂不是血清,而是人工合成的B27(也有用N2的,但是推荐B27,只差10美金),血清有复杂的解毒作用而B27没有,双抗对细胞的干扰,无血清培养基要大的多。所以,如果你在neurobasal里添加抗生素,记得用量只要标准量的一半。
另一个添加成分谷氨酰胺溶液不稳定,所以每次用时候要现配现加。大概是0.5-2mmol/l大部分人用0.5mmol/l.虽然笔者试过,没加这个也正常生长,但是几乎所有文献都添加,we just simply follow.
3.解剖过程一定要全程在冰上遇冷。这就意味着,从你处死母鼠后,胎鼠的大脑的温度要最快的降低到0度。另外,在解剖过程中,胎鼠直到皮层或海马被剪碎的过程,有时候可能需要2小时,如果样品多。一定要注意多准备冰袋子。确保你的任何过程都在冰浴的培养液中进行(消化步骤除外)。这样可以大大提高存活率。在解剖大脑时候,有人用hank's,在其中解剖。根据我的经验,即使是0度,神经元还是在进行着很大程度代谢。所以,hanks的无糖环境很不利。我个人建议,用DMEM-高糖或DMEM-F12 马血清来浸泡解剖过程中的大脑,来供给大脑的代谢,血清可以抑制神经凋亡。这其中还有一个问题,就是DMEM培养液会在空气中变碱性。国外有的实验室用L-15培养液来浸泡解剖过程中的脑,因为L-15不会再空气中变碱性。没有L-15的(国内几乎没有),可以全程用DMEM-HG或者DMEM-F12 血清浸泡解剖过程中的脑。注意注意:一切操作都在冰浴的液体中,所以要多准备冰袋。(中途冰袋没了的是猪头)
4.关于培养皿的问题。一般来说,6孔板是最佳选择。神经元让人苦恼的问题是,神经元发育的情况和密度相关。大于6孔板(比如6CM DISH)会使得中间很难和周围的细胞密度一样,造成板中间和边缘成熟度不一样,而这会给实验带来很大干扰。而太小的话(96孔或128孔)细胞会倾向于向中间集中也会照成发育不均匀。所以笔者经验是6孔板是最佳选择。神经原代培养一定是要包被,用POLY-LYS或者胶原。
关于POLY-LYS包被,我们是包被30分钟,吸干晾过夜,然后洗两次,或者只洗一次但是要30分钟接着晾干。由于neurobasal培养法相当成熟,所以没必要用难固定的胶原。
5.处死母鼠并把胎鼠解剖时候,一定要注意母鼠状态,是否有死胎,胎儿胎盘是不是正常,有多少胎,母鼠是多少天的(一般是E16-E18)这些信息也要严格记录。处死孕鼠后,要立即取出子宫放入冰冷培养液中。注意孕鼠处死后要短暂的浸泡酒精消毒,防止污染。
一般来说,冰袋笔者选择一面蓝一面白的。蓝的朝上,可以很清晰看到海马结构。而去除血管膜的时候,白的那面朝上,这样可以很清楚看到血管膜。
从处死老鼠到大脑被剥离出这段是人就会做,我就不多说了。不过有一点要注意,不管你是用皮层还是海马,不要取一个分离一个,而是要快速把所有胎鼠大脑都迅速取出放到冰预冷的培养液中。我建议胎鼠取出来的时候胎鼠就放在冰冷的缓冲液中。就是说,处死后要迅速把大脑的温度降到0.
6:最影响原代培养的成败因素之一:这小段请大家一定注意看。无论皮层还是海马,上面都是有一层血管膜。注意:一定要尽可能的去掉所有的血管和血管膜。可以用解剖显微镜。胎鼠很好剥离,而新生鼠则比较难。这里千万不能粗心大意!!血管膜没剥离干净的后果是:1 吹打时候很难吹打下来神经元,被迫多次吹打,造成神经元大量死亡;2 血管膜一部分细胞会混入原代培养中,这些细胞往往会分裂,导致你的培养成果根本不能用。可以说,剥离的不好不干净,实验就是失败的,不可能得到高质量的神经元。
注意的事情二:如果是要的是皮层的神经元原代培养,而皮层的细胞很多,切忌不要放太多皮层消化吹打!过多的细胞反而会导致神经元大量死亡。另外,请仔细注意文献中要的是皮层哪一部位。没有详细要求的话一般是取顶端
从大脑到单个海马的剥离我不细说了。我现在以海马神经元为例。在所有海马都成功剥离后,请仔细的去除血管膜,原因上面说过。最后,请再仔细检查一下是不是都去掉了。确认后,海马片段被移入一个小烧杯里,加少量培养液,用剪刀剪成0.5-1立方毫米的小块,放置冰上准备消化,
7:实验成败的关键之二:消化。一般来说,我看很多人都用0.125%的胰酶消化。实话说,胰酶消化非常的难以掌握速度,而且消化效果真的是--很烂!稍微不注意,就会消化过头,细胞都消化光了。而胰酶消化的快,还会出现细胞快速破裂释放出DNA,和其他蛋白缠结成絮状包裹在组织块外面,使得块里面的不到应有的消化。所以我个人不推荐胰酶。
想做一个完美成功的消化,我强烈推荐木瓜酶 DNA酶。木瓜酶是消化过后,存活率最高的酶(见附图)。笔者是配成2mg/ml的木瓜酶。另外要用的是DNA酶。DNA酶的作用是,消化掉破裂细胞的DNA,避免了释放的DNA和蛋白缠结在组织块表面而阻碍进一步消化。DNA酶由于各个公司的活性不一样,很难有标准浓度,需要摸条件,不过不是很严格,只要能防止DNA缠结就好。
木瓜酶的特点是不会消化过头,非常温和。缺点是一定要现配(请直接用无血清的培养液配来保证神经元的营养代谢,而且一定要现用现配。
消化的技巧:消化时候,很多人有不良习惯,喜欢用个50ml试管装着所有东西。结果是组织都沉底,下面消化不足,上面消化的没细胞。笔者的技巧是,用一个6或10CM 培养皿来消化。这样消化液在培养皿里形成浅而广阔的一层,均匀分布着组织块,从而彻底解决了上述问题。消化酶是2mg/ml木瓜蛋白酶适量DNA酶。木瓜蛋白酶很便宜请放心。消化过程是20-30分钟。由于木瓜蛋白酶温和,因此不会消化过头,使得你的实验消化的很稳定。消化时候请在37度温箱里,每5分钟稍微摇动一下。
注意:1)木瓜酶不要用巯基化合物激活,激活后消化好很多但是成活率坏很多;2)尽量用不含血清的培养液来配置木瓜酶而不是用hanks,使得神经元保持营养;3)木瓜酶一定要现用现配。
再次重申:除了消化过程中要37度,其余任何时刻都是要浸泡在0度(冰浴)的液体中。消化过后可以用1ml血清终止反应(我是用马血清,便宜,但是切忌不要用国产血清,污染几率很大)。把消化用的培养皿放在冰上冷却,然后垫高一面使得液体集中在另外一面便于吹打。整个体系静止2-3分钟,然后仔细的去掉上层的液体,保留消化过的组织块
8.实验成败最关键最关键的:吹打。笔者经验是,没有必要用巴斯德管。对于胎鼠和10天之内的新生鼠,一般的1ml蓝枪头就可以达到满意的效果。在一边被垫高的皿里面,加入1-1.5ml新鲜培养基和少量DNA酶,吹打10次。吹打时候要注意,切忌过快,要缓慢吹打。吸入时候要很缓慢,吹出的时候可以略快,但是也要缓慢。轻柔吹打是细胞成活关键!要用进口枪头,国产的有时候会过细。
我们采用的是最合理的分步吹打法。每个10次吹打过后,静止2分钟。这时候游离的单细胞在上面,而团块会沉到下面去。上面的那层就是你要的单个悬浮细胞,把它们挪到指定容器里(一样要冷在冰上)。下面沉淀下去的细胞团块不要丢弃,再加1-1.5ml新鲜培养液,重复刚才的步骤,轻柔吹打,再静止2分钟,转移上层的单细胞到刚才指定容器里,一共这样分步吹打3次。3次之后如果还有团块在下面,请果断丢弃。造成这个的原因就是刚才的血管膜没剥好。这个分步吹打的过程保证了每一个单细胞都避免了过度吹打,而分布吹打又保证了尽可能多的收获单细胞。重申一下,为了保证最大程度收获活细胞,每次吹打之前,可以加入少量DNA酶。这招可以更容易收获大量高质量细胞,尤其是实验材料不足时候。消化和吹打非常忌讳操作的细胞过多,这样反而会使大量细胞死亡。实验者如果是用的皮层这种原材料充足的话,切忌不要放入过多皮层。
9(可选可不选,但是我建议全选)神经元进一步纯化。一般来说,收获的细胞悬液已经是很纯的神经细胞了。但是,由于实验者等个人或者客观原因,血管膜可能不会被完全剥离;杂细胞可能也被吹入了细胞悬液;操作者手法不熟练,造成死细胞过多,影响种板等等原因,还是会影响到培养的神经元的质量。为了克服这些,笔者查了一些文献,经过反复测试采用了nycoprep低转速密度-梯度离心。现在这个梯度溶液已经被公司升级为optiprep.稀释时候,NycoPrep&# 推荐稀释成 60%,就用刚才悬浮细胞的培养液来配置。注意:1.077被广泛应用于血液中分离血细胞,如果你拿到的nycoprep(optiprep)不是1.077,那么请换算一下稀释度)值得注意的是,皮层和海马可能需要的稀释度稍微有不同。一般来说,一个10ml梯度离心管中,2-4ml稀释过的梯度液体就够用,取决于你收获的细胞量多少。把你收获的细胞悬液小心的加到稀释好的梯度剂的上面一层,经过1500转(不是15000请注意)5-8分钟,神经元被高度压缩到梯度面和上面的培养液分界面那一层。而最下面的梯度剂下的沉淀则是细胞团块,血细胞,杂细胞,以及部分小胶质细胞。而最上层最浮头,则是细胞碎片。这样,你就得到了最大限度去除了杂细胞,和细胞碎片,并去掉了一定的胶质细胞的最干净最纯粹的神经元。如果实验者技术精湛,也可以不用这步,但是用这步会效果更好。注意:母液稀释到60%只是参考,具体实验室不同可能略微有差别,要摸条件而不是死记硬背。另外皮层和海马浓度也稍微有差别。有些文献曾经报道,在梯度一定的情况下,一些特定梯度可以分开神经元和少突和其他胶质细胞,但是笔者从来没成功过。
10.种板。这一步没有那么非常重要,但是如果没认真弄,浓度的不均一也会使得整个实验失败。记住的是,神经元原代培养是细节决定成败,任何一个环节没处理好,整个实验都会失败。
种板密度过低是非常有害的。首先,神经元互相接触的几率小,难以存活和成熟。其次,胶质细胞会大量分裂,导致神经元变得更少,从而得到失败的实验。
密度过高也是很有害的。由于营养争抢,密度过高有可能导致局部细胞营养枯竭死亡。另外,高密度会导致细胞聚团,结果也是细胞不正常形态或者死亡,导致错误或失败的实验结果。
笔者的经验是6孔板每一个孔要有7×100000 个正好(如果是台酚蓝染色只记录活细胞,那么酌情减少密度)。注意,注意!!由于神经元的成熟速度和接种密度有很大关系,所以细胞计数一定要非常严肃认真!!!一定要所有格子都看!!如果发现计数板细胞不均匀,宁愿重新计数!!!由于接触抑制现象,适当密度的神经元可以抑制胶质细胞生长,从而达到理想的实验
由于neurbasal培养液相当昂贵,所以种板时候是不用它的,而第一次换液才用。一般种板时候我们用的是DMEM-HG或者DMEM-F12 10%马血清。注意一定要进口的。国产杂质很多会导致莫名其妙的细胞死亡。马血清会抑制神经元凋亡并且抑制胶质细胞生长(FBS也可以,但是太贵)
种板注意事项一:种板时候的溶液推荐使用含有谷氨酸的培养液。神经元的NMDA等谷氨酸毒受体一般3天后才会出现。所以种板时候有谷氨酸不会导致细胞毒性反应。而这时候的谷氨酸反而是有利条件,可以促使神经元贴壁,从而提高存活率。
注意事项二(严格注意)种板后都是要摇晃板摇匀细胞,切记!千万不能圈圈摇晃!!圈圈摇晃会导致神经元都集中到培养板的孔中间,导致浓度不均,生长不均匀,会直接导致实验失败。正确的摇法是左右平行翻转角度,然后前后平行翻转角度,千万不要让里面液体画圈!
注意事项三(严格注意)种板后过过一定时间要换成正常标准培养神经元的neurobasal b27 谷氨酰胺的无血清培养液。很多paper是1小时就换液,理由是胶质细胞贴壁差,会除去。但是笔者的经验来看,这是极端错误的!1小时换液,神经元还没有完全贴壁,这时候换液会吹下很多神经元,流到孔另外一侧再贴壁,直接照成一个孔内细胞分布不均匀,从而成熟的不均匀。严格来说这种事情直接实验失败。
笔者的经验是种板4-6小时换液,但是千万不能超过12小时。原因是:超过12小时,混在细胞悬液中的大量细胞碎片也会牢牢贴壁,而细胞碎片直接影响神经元存活和正常代谢;另外12小时后,胶质细胞会开始分裂,这时候就很难抑制了。笔者推荐是4小时,但是别超过8小时。
注意事项四:4小时后换液时,请轻轻摇晃板几下再换。原因:细胞碎片贴壁很慢而且不牢固,这时候的摇晃可以最大程度去掉细胞碎片。然后,注意:细胞请再用没有加血清的,种板时候用的培养液清洗一次,也是要轻微摇晃,来进一步去除细胞碎片,从而得到良好的细胞生长环境。有条件也可以洗两次,但是笔者觉得一次足够。洗了之后吸干液体,换成neurbasal B27 谷氨酰胺的神经元专用无血清培养基。
对于原代培养,是细节决定成败,一个地方不够好会满盘皆输,所以请严肃对待。
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卵细胞质内引导神经发育的主要活性蛋白质及相关蛋白质团的成分、有效浓度?可以做中枢神经体外培养基否?(原创设想)
中国胚胎学家童第周等利用核移植的技术,也证实了卵质在性状发生中的作用。他们把金鱼囊胚期细胞核移到去核的鳑鲏鱼卵子中;虽然发育到幼鱼的例子极少,但是发育的过程都比较正常,一些基本的发育的特点,如胚胎的背腹性,对称性以及早期的卵裂进程等都和鳑鲏鱼一样,幼鱼的体形也和鳑鲏鱼的幼鱼没有区别。这些性状的出现似乎完全根据细胞质。
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主要是静脉、介入和手术直接注射3种途径,从临床疗效来看不理想,应该说干细胞用于临床还太早,还有太多的问题没有解决,诸如干细胞的有效数量,体内微环境对干细胞分化的影响等等
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损伤情况完全性
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上世纪90年代中期,神经科学家终于明白了成年人脑组织内也存在着“神经干细胞”,在一定条件下神经元具有再生的可能性。这样,探讨如何使用这些干细胞来取代脑组织的损伤和变性,就成了当前神经科学的研究热点。对此,研究者提出了两个研究战略。
一种战略就是用未分化的神经细胞在体外(即实验室的培养皿里)生长,将它们诱导分化为预先设计好的成熟神经细胞,再将这些分化好的细胞植入损伤的脑内,起修复作用;或将未分化的干细胞直接植入损伤脑内,靠体内的信号机制让这些未分化细胞发育成为该部脑组织所需要的成熟神经元,以达到修复目的。许多不同的干细胞均可用于这一治疗战略,包括神经先祖细胞和多能胚胎干细胞。
另一种战略是企图去发现某种生长激素和其他“营养因子”,即有助于细胞存活和生长的各种生长因子、激素和其他信号传递分子,这些物质能够激发病人自己的干细胞或修复机制,对损伤的组织进行修复。
无论是哪一种战略,目前均处于基础研究阶段,临床试验尚需慎重。随着NSCs研究的深入,发现NSCs及其转基因产物是一种非常有潜在价值的治疗手段。NSCs植入CNS后,不仅不会干扰正常组织的其它神经生物学功能,而且植入的NSCs,可望弥补有功能障碍的神经元和胶质细胞,或是以调节的方式将治疗基因的产物弥散入CNS从而在CNS损伤中发挥治疗作用。
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NSC具有稳定的生物学性状,建系以后可以获得均一的遗传背景,决定其还可以作为神经系统疾病的药物筛选平台。从正常脑组织分离获得的神经干细胞系用于筛选药物具有组织和种属特异性;利用NSC的多向分化潜能,可以进一步筛选出控制和促进NSC向终末细胞分化的药物。3jornson等还利用NSC的去分化和转分化特性,成功实施了接受亚致死量照射毁髓处理小鼠的NSC移植后造血重11。另外,还可以利用携带报告基因的逆转录病毒转染病毒砖染脑内可增殖细胞来追踪神经前体细胞的分布,增殖分化和迁移情况,以研究中枢神经系统的发育过程。总之,NSC无论在基础研究还是在临床应用方面均具有十分诱人的研究价值。
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