神经干细胞的研究现状与应用前景.ppt

1、神经干细胞的研究现状与应用前景 龙龙 跃跃 生生2008200820082008年年年年9 9 9 9月月月月26262626日日日日主主 要要 内内 容容基本知识基本知识基本知识基本知识 神经干细胞的定义、特点、标志、分布及分化因素等基本知识神经干细胞的定义、特点、标志、分布及分化因素等基本知识神经干细胞的定义、特点、标志、分布及分化因素等基本知识神经干细胞的定义、特点、标志、分布及分化因素等基本知识成年神经干细胞的研究现状成年神经干细胞的研究现状成年神经干细胞的研究现状成年神经干细胞的研究现状研究方法研究方法研究方法研究方法 神经干细胞的来源、分离、培养及鉴定方法神经干细胞的来源、分离、培

2、养及鉴定方法神经干细胞的来源、分离、培养及鉴定方法神经干细胞的来源、分离、培养及鉴定方法应用前景应用前景应用前景应用前景 神经干细胞技术在神经系统疾病治疗中的应用神经干细胞技术在神经系统疾病治疗中的应用神经干细胞技术在神经系统疾病治疗中的应用神经干细胞技术在神经系统疾病治疗中的应用 神经干细胞与神经心理学神经干细胞与神经心理学神经干细胞与神经心理学神经干细胞与神经心理学基本知识基本知识干细胞（干细胞（干细胞（干细胞（Stem cellStem cell，SCSC）是一类具有自我更新（）是一类具有自我更新（）是一类具有自我更新（）是一类具有自我更新（self-renewingself-renew

3、ing）能力）能力）能力）能力的多潜能细胞，即干细胞保持未定向分化状态和具有增殖能力，在合的多潜能细胞，即干细胞保持未定向分化状态和具有增殖能力，在合的多潜能细胞，即干细胞保持未定向分化状态和具有增殖能力，在合的多潜能细胞，即干细胞保持未定向分化状态和具有增殖能力，在合适的条件或给予合适的信号，它可以分化成多种功能细胞或组织器官，适的条件或给予合适的信号，它可以分化成多种功能细胞或组织器官，适的条件或给予合适的信号，它可以分化成多种功能细胞或组织器官，适的条件或给予合适的信号，它可以分化成多种功能细胞或组织器官，医学界称其为医学界称其为医学界称其为医学界称其为“万用细胞万用细胞万用细胞万用细胞

4、”，也有人通俗而形象地称其为，也有人通俗而形象地称其为，也有人通俗而形象地称其为，也有人通俗而形象地称其为“干什么都干什么都干什么都干什么都行的细胞行的细胞行的细胞行的细胞”。干细胞来源于胚胎、胎儿组织和成年组织如骨髓、脐带等。干细胞技干细胞来源于胚胎、胎儿组织和成年组织如骨髓、脐带等。干细胞技干细胞来源于胚胎、胎儿组织和成年组织如骨髓、脐带等。干细胞技干细胞来源于胚胎、胎儿组织和成年组织如骨髓、脐带等。干细胞技术最显著的作用就是：能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的细胞、术最显著的作用就是：能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的细胞、术最显著的作用就是：能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的细胞

5、、术最显著的作用就是：能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官。组织或器官。组织或器官。组织或器官。干细胞技术是近年现代生物科技继克隆技术、基因工程之后的第三大干细胞技术是近年现代生物科技继克隆技术、基因工程之后的第三大干细胞技术是近年现代生物科技继克隆技术、基因工程之后的第三大干细胞技术是近年现代生物科技继克隆技术、基因工程之后的第三大科学成就。科学成就。科学成就。科学成就。它不仅促使人们重新熟悉细胞生长与分化的基本生命原理，也为多种它不仅促使人们重新熟悉细胞生长与分化的基本生命原理，也为多种它不仅促使人们重新熟悉细胞生长与分化的基本生命原理，也为多种它不仅促使人们重新熟悉细胞生

6、长与分化的基本生命原理，也为多种难治性疾病的治疗带来了划时代的革命。难治性疾病的治疗带来了划时代的革命。难治性疾病的治疗带来了划时代的革命。难治性疾病的治疗带来了划时代的革命。2121世纪是生命科学的时代，世纪是生命科学的时代，世纪是生命科学的时代，世纪是生命科学的时代，也是为人类的健康长寿创造世界奇迹的时代，干细胞的应用将有广阔也是为人类的健康长寿创造世界奇迹的时代，干细胞的应用将有广阔也是为人类的健康长寿创造世界奇迹的时代，干细胞的应用将有广阔也是为人类的健康长寿创造世界奇迹的时代，干细胞的应用将有广阔前景。前景。前景。前景。干细胞的概念干细胞的概念干细胞的概念干细胞的概念神经干细胞的定义

7、神经干细胞的定义神经干细胞的定义神经干细胞的定义1.1.19891989年，年，年，年，TempleTemple等从等从等从等从1313天大鼠胚胎脑隔区取出细胞进行培养，天大鼠胚胎脑隔区取出细胞进行培养，天大鼠胚胎脑隔区取出细胞进行培养，天大鼠胚胎脑隔区取出细胞进行培养，发现这些细胞发育成神经元和神经胶质细胞。其后从成年鼠纹发现这些细胞发育成神经元和神经胶质细胞。其后从成年鼠纹发现这些细胞发育成神经元和神经胶质细胞。其后从成年鼠纹发现这些细胞发育成神经元和神经胶质细胞。其后从成年鼠纹状体、海马齿状回等处分离出能在体外不断增殖，并具有向神状体、海马齿状回等处分离出能在体外不断增殖，并具有向神状体

8、、海马齿状回等处分离出能在体外不断增殖，并具有向神状体、海马齿状回等处分离出能在体外不断增殖，并具有向神经元和星形胶质细胞分化潜能的细胞群。经元和星形胶质细胞分化潜能的细胞群。经元和星形胶质细胞分化潜能的细胞群。经元和星形胶质细胞分化潜能的细胞群。2.2.2020世纪世纪世纪世纪9090年代后，许多实验都证实，人脑内也同样存在神经干年代后，许多实验都证实，人脑内也同样存在神经干年代后，许多实验都证实，人脑内也同样存在神经干年代后，许多实验都证实，人脑内也同样存在神经干细胞。细胞。细胞。细胞。3.3.目前得到普遍认可的神经干细胞的概念是由目前得到普遍认可的神经干细胞的概念是由目前得到普遍认可的神

9、经干细胞的概念是由目前得到普遍认可的神经干细胞的概念是由MckayMckay在在在在19971997年提年提年提年提出的：出的：出的：出的：神经干细胞神经干细胞神经干细胞神经干细胞(neural stem cell(neural stem cell，NSC)NSC)是指具有分化为神是指具有分化为神是指具有分化为神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提供大量脑组织细胞的细胞群提

10、供大量脑组织细胞的细胞群提供大量脑组织细胞的细胞群。(Okano et al.2002)神经干细胞的分化、增殖及其影响因素神经干细胞的分化、增殖及其影响因素1 1 生长因子：生长因子：生长因子：生长因子：FGFFGF2 2（碱性成纤维细胞生长因子（碱性成纤维细胞生长因子（碱性成纤维细胞生长因子（碱性成纤维细胞生长因子2 2）在胚胎早期维持神经祖细胞的的生存，促进其增）在胚胎早期维持神经祖细胞的的生存，促进其增）在胚胎早期维持神经祖细胞的的生存，促进其增）在胚胎早期维持神经祖细胞的的生存，促进其增殖。殖。殖。殖。ECGECG（神经表皮生长因子）在发育较晚期促使神经祖细胞增殖和分化。（神经表皮生长

11、因子）在发育较晚期促使神经祖细胞增殖和分化。（神经表皮生长因子）在发育较晚期促使神经祖细胞增殖和分化。（神经表皮生长因子）在发育较晚期促使神经祖细胞增殖和分化。BDNFBDNF（脑源性神经营养因子）（脑源性神经营养因子）（脑源性神经营养因子）（脑源性神经营养因子）及及及及IGF1IGF1（胰岛素样生长因子（胰岛素样生长因子（胰岛素样生长因子（胰岛素样生长因子1 1）主要促进祖细胞向神经元主要促进祖细胞向神经元主要促进祖细胞向神经元主要促进祖细胞向神经元方向分化。方向分化。方向分化。方向分化。2 2 细胞因子：红细胞生成素、集落刺激因子、白介素家族等影响神经元的发育；细胞因子：红细胞生成素、集落

12、刺激因子、白介素家族等影响神经元的发育；细胞因子：红细胞生成素、集落刺激因子、白介素家族等影响神经元的发育；细胞因子：红细胞生成素、集落刺激因子、白介素家族等影响神经元的发育；BMPBMP（骨架多型性蛋白）促进神经干细胞向星形胶质细胞方向分化。（骨架多型性蛋白）促进神经干细胞向星形胶质细胞方向分化。（骨架多型性蛋白）促进神经干细胞向星形胶质细胞方向分化。（骨架多型性蛋白）促进神经干细胞向星形胶质细胞方向分化。3 3 移植区域的信号：一是选择性调控，即信号只能调节干细胞的存活和增殖而不能影响移植区域的信号：一是选择性调控，即信号只能调节干细胞的存活和增殖而不能影响移植区域的信号：一是选择性调控，

13、即信号只能调节干细胞的存活和增殖而不能影响移植区域的信号：一是选择性调控，即信号只能调节干细胞的存活和增殖而不能影响其分化方向。二是指导性作用，指特异性指导神经干细胞、祖细胞向特定谱系分化。其分化方向。二是指导性作用，指特异性指导神经干细胞、祖细胞向特定谱系分化。其分化方向。二是指导性作用，指特异性指导神经干细胞、祖细胞向特定谱系分化。其分化方向。二是指导性作用，指特异性指导神经干细胞、祖细胞向特定谱系分化。4 4神经干细胞和神经祖细胞自身产生多种调控信号。神经干细胞和神经祖细胞自身产生多种调控信号。神经干细胞和神经祖细胞自身产生多种调控信号。神经干细胞和神经祖细胞自身产生多种调控信号。5 5

14、 NestinNestin基因和基因和基因和基因和NotchNotch基因：人基因：人基因：人基因：人nestinnestin基因第二个内含子中存在一个（基因第二个内含子中存在一个（基因第二个内含子中存在一个（基因第二个内含子中存在一个（400bp400bp区域区域区域区域对神对神对神对神经干细胞起增强作用。这个增强子也对早期神经干细胞其他基因表达起作用，包括经干细胞起增强作用。这个增强子也对早期神经干细胞其他基因表达起作用，包括经干细胞起增强作用。这个增强子也对早期神经干细胞其他基因表达起作用，包括经干细胞起增强作用。这个增强子也对早期神经干细胞其他基因表达起作用，包括NotchNotch基

15、基基基因。因。因。因。NotchNotch基因是在中枢神经系统发育过程中确定神经元数量的重要调控基因。基因是在中枢神经系统发育过程中确定神经元数量的重要调控基因。基因是在中枢神经系统发育过程中确定神经元数量的重要调控基因。基因是在中枢神经系统发育过程中确定神经元数量的重要调控基因。神经干细胞的形态神经干细胞的形态神经干细胞的形态神经干细胞的形态神经干细胞的特征神经干细胞的特征神经干细胞的特征神经干细胞的特征有增殖能力。有增殖能力。有增殖能力。有增殖能力。有自我维持和自我更新能力，对称分裂后形成的两个子细有自我维持和自我更新能力，对称分裂后形成的两个子细有自我维持和自我更新能力，对称分裂后形成的

16、两个子细有自我维持和自我更新能力，对称分裂后形成的两个子细胞为干细胞，不对称分裂后形成的两个子细胞中的一个为干胞为干细胞，不对称分裂后形成的两个子细胞中的一个为干胞为干细胞，不对称分裂后形成的两个子细胞中的一个为干胞为干细胞，不对称分裂后形成的两个子细胞中的一个为干细胞，另一个为祖细胞，祖细胞在特定条件下可分化为多种细胞，另一个为祖细胞，祖细胞在特定条件下可分化为多种细胞，另一个为祖细胞，祖细胞在特定条件下可分化为多种细胞，另一个为祖细胞，祖细胞在特定条件下可分化为多种神经细胞。神经细胞。神经细胞。神经细胞。具有多向分化潜能，在不同因子下，可以分化成不同类型具有多向分化潜能，在不同因子下，可以分化成不同类型具有多向分化潜能，在不同因子下，可以分化成不同类型具有多向分化潜能，在不同因子下，可以分化成不同类型的神经细胞，损伤或疾病可以刺激神经干细胞分化。的神经细胞，损伤或疾病可以刺激神经干细胞分化。的神经细胞，损伤或疾病可以刺激神经干细胞分化。的神经细胞，损伤或疾病可以刺激神经干细胞分化。自我更新能力和多向分化潜能是神经干细胞的两个基本特征。自我更新能力和多向分化潜能是神经干细胞的两个基本