ชีววิทยาเซลล์ต้นกำเนิดประสาท

เซลล์ต้นกำเนิดจากนิวรัลเซลล์ส่วนใหญ่ไม่แตกต่างจากเซลล์ต้นกำเนิดในระบบประสาทส่วนกลาง เซลล์ต้นกำเนิดจากเซลล์ประสาท (NSCs) มีศักยภาพที่จะก่อให้เกิดเซลล์ลูกหลานที่เติบโตและสร้างความแตกต่างให้กับเซลล์ประสาทและเซลล์ glial (เซลล์ที่ไม่ใช่เซลล์ประสาทที่หุ้มเซลล์ประสาทและเพิ่มความเร็วในการส่งสัญญาณ)

เซลล์ต้นกำเนิด: เซลล์ต้นกำเนิดประสาท

การวิจัยพบว่ายังมีเซลล์ต้นกำเนิดในสมอง ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีเซลล์ประสาทใหม่เกิดขึ้นน้อยมาก แต่ก็มีเซลล์ประสาทบางชนิด

เป็นเวลาหลายปีที่คิดว่าสมองเป็นระบบปิดและคงที่ แม้แต่นักประสาทวิทยาชาวสเปนชื่อดัง Santiago Ramón y Cajal ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาสรีรวิทยาในปี 1906 สำหรับการสร้างเซลล์ประสาทเป็นเซลล์พื้นฐานของสมองก็ไม่ทราบกลไกของ neurogenesis (การก่อตัวของเส้นประสาท) ในระหว่างการประกอบอาชีพที่น่าทึ่งของเขา. มีเพียงการค้นพบเพียงไม่กี่อย่างโดยเฉพาะอย่างยิ่งในหนูนกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 ที่บ่งบอกถึงความสามารถในการงอกใหม่ของเซลล์สมอง ในช่วงเวลานี้นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่าเมื่อสมองได้รับความเสียหายหรือเริ่มเสื่อมสภาพก็ไม่สามารถสร้างเซลล์ใหม่ในลักษณะที่เซลล์ประเภทอื่นเช่นตับและเซลล์ผิวหนังสามารถงอกใหม่ได้ การสร้างเซลล์สมองใหม่ในสมองผู้ใหญ่นั้นเป็นไปไม่ได้เนื่องจากเซลล์ใหม่ไม่สามารถรวมตัวเองเข้ากับระบบที่ซับซ้อนที่มีอยู่ของสมองได้อย่างสมบูรณ์ ไม่ใช่จนกระทั่งปี 1998 ที่มีการค้นพบ NSCs ในมนุษย์พบครั้งแรกในภูมิภาคของสมองที่เรียกว่าฮิบโปแคมปัสซึ่งรู้จักกันว่ามีประโยชน์ในการก่อตัวของความทรงจำ ต่อมาก็พบว่ามีการใช้งาน NSCs ในจมูกหลอด (พื้นที่ที่มีกลิ่น) และอยู่เฉยๆและไม่เคลื่อนไหวในกะบัง (พื้นที่ที่ประมวลผลอารมณ์), striatum (พื้นที่ที่ดำเนินการเคลื่อนไหว) และไขสันหลัง

นักวิทยาศาสตร์ในปัจจุบันกำลังตรวจสอบยาที่สามารถกระตุ้น NSC ที่หยุดชะงักได้ในกรณีที่บริเวณที่เซลล์ประสาทถูกทำลาย ลู่ทางอื่นของการวิจัยพยายามหาวิธีที่จะย้าย NSCs ไปยังพื้นที่ที่เสียหายและเกลี้ยกล่อมให้พวกเขาอพยพไปทั่วพื้นที่ที่เสียหาย นักวิจัยสเต็มเซลล์คนอื่นยังพยายามที่จะใช้สเต็มเซลล์จากแหล่งอื่น (เช่นตัวอ่อน) และมีอิทธิพลต่อเซลล์เหล่านี้เพื่อพัฒนาเป็นเซลล์ประสาทหรือเซลล์ glial การโต้เถียงกันมากที่สุดของสเต็มเซลล์เหล่านี้คือสิ่งที่จัดหาจากตัวอ่อนมนุษย์ซึ่งจะต้องถูกทำลายเพื่อให้ได้เซลล์ นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้างเซลล์ต้นกำเนิด pluripotent ที่เกิดขึ้นใหม่ได้โดยการปรับโครงสร้างเซลล์ร่างกายของผู้ใหญ่ (เซลล์ของร่างกายไม่รวมสเปิร์มและเซลล์ไข่) ผ่านการแนะนำของยีนควบคุม อย่างไรก็ตามการสร้างเซลล์ reprogrammed ต้องการการใช้ retrovirus ดังนั้นเซลล์เหล่านี้จึงมีศักยภาพในการนำไวรัสที่ก่อให้เกิดมะเร็งที่เป็นอันตรายเข้าสู่ผู้ป่วย เซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อน (Embryonic Stem Cell) มีศักยภาพที่น่าทึ่งเนื่องจากสามารถเปลี่ยนเป็นเซลล์ทุกชนิดที่พบในร่างกายมนุษย์ แต่จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อพัฒนาวิธีการแยกและสร้าง ESC ที่ดีกว่า

การกู้คืนโรคหลอดเลือดสมองเป็นงานวิจัยหนึ่งที่มีการค้นพบมากเกี่ยวกับคำมั่นสัญญาและความซับซ้อนของการรักษาด้วยสเต็มเซลล์ สามารถใช้วิธีการหลักสองวิธีในการบำบัดด้วยเซลล์ต้นกำเนิด: วิธีภายนอกหรือวิธีภายนอก วิธีการภายนอกนั้นอาศัยการกระตุ้น NSC ของผู้ใหญ่ภายในร่างกายของผู้ป่วยเอง เซลล์ต้นกำเนิดเหล่านี้พบได้ในสองโซนของ dentate gyrus (ส่วนหนึ่งของฮิบโป) ในสมองเช่นเดียวกับ striatum (ส่วนหนึ่งของฐานปมประสาทตั้งอยู่ลึกลงไปในสมองซีกสมอง), นีโอคอร์เท็กซ์ (ความหนาด้านนอกของ เยื่อหุ้มสมองสมองที่มีความซับซ้อนสูง) และไขสันหลัง ในแบบจำลองหนูปัจจัยการเจริญเติบโต (สารการเจริญเติบโตของเซลล์ไกล่เกลี่ยสาร) เช่น fibroblast growth factor-2, ปัจจัยการเจริญเติบโตของ endothelial ของหลอดเลือด, ปัจจัย neurotrophic ที่ได้มาจากสมองและ erythropoietin ได้รับการบริหารหลังจากจังหวะในความพยายามที่จะกระตุ้น จึงช่วยป้องกันความเสียหายของสมองและช่วยฟื้นฟูการทำงาน ปัจจัยการเจริญเติบโตที่มีแนวโน้มมากที่สุดในแบบจำลองหนูคือ erythropoietin ซึ่งส่งเสริมการเพิ่มจำนวนเซลล์ประสาทเทียมและได้รับการแสดงเพื่อกระตุ้น neurogenesis และการปรับปรุงการทำงานตามจังหวะเส้นเลือดในหนู ตามด้วยการทดลองทางคลินิกซึ่งอีริโธรปัวอีตินได้รับการจัดการกับกลุ่มตัวอย่างเล็ก ๆ ของผู้ป่วยโรคหลอดเลือดสมอง Erythropoietin ยังแสดงให้เห็นถึงสัญญาในผู้ป่วยโรคจิตเภทและในผู้ป่วยที่มีหลายเส้นโลหิตตีบ อย่างไรก็ตามการศึกษาเพิ่มเติมจะต้องดำเนินการในกลุ่มผู้ป่วยขนาดใหญ่เพื่อยืนยันประสิทธิภาพของ erythropoietin

การรักษาด้วยสเต็มเซลล์จากภายนอกนั้นขึ้นอยู่กับการสกัดการเพาะเลี้ยงในหลอดทดลองและการปลูกถ่ายเซลล์ต้นกำเนิดที่ตามมาในพื้นที่ของสมองที่ได้รับผลกระทบจากโรคหลอดเลือดสมอง การศึกษาแสดงให้เห็นว่า NSC สำหรับผู้ใหญ่สามารถรับได้จาก dentate gyrus, hippocampus, เปลือกสมองและสสารสีขาว subcortical (ชั้นใต้เยื่อหุ้มสมองสมอง) การศึกษาการปลูกถ่ายจริงได้ดำเนินการในหนูที่มีอาการบาดเจ็บไขสันหลังโดยใช้เซลล์ต้นกำเนิดที่ได้รับการตรวจชิ้นเนื้อจากเขต subventricular (พื้นที่ที่อยู่ภายใต้ผนังของโพรงสมองที่เต็มไปด้วยของเหลวหรือโพรงสมอง) ของสมองผู้ใหญ่ โชคดีที่ไม่มีการขาดดุลการทำงานอันเป็นผลมาจากการตัดชิ้นเนื้อ นอกจากนี้ยังมีการศึกษาในหนูที่เซลล์ต้นกำเนิดจากเซลล์ประสาทและเซลล์ต้นกำเนิดจากเซลล์สืบพันธุ์ (เซลล์ที่ไม่แตกต่างกันนั้นคล้ายกับเซลล์ต้นกำเนิด แต่มีความสามารถในการสร้างความแตกต่างที่แคบลง) ได้ถูกย้ายไปยังบริเวณสมอง ในการศึกษาเหล่านี้กราฟต์ NSCs ได้แยกแยะความแตกต่างของเซลล์ประสาทและเซลล์ glial ได้สำเร็จและมีการฟื้นฟูการทำงาน อย่างไรก็ตามข้อแม้หลักที่มีการรักษาภายนอกคือนักวิทยาศาสตร์ยังไม่เข้าใจกลไกพื้นฐานของการสร้างความแตกต่างของเซลล์ต้นกำเนิดและการรวมเข้ากับเครือข่ายเซลล์ประสาทที่มีอยู่ นอกจากนี้นักวิทยาศาสตร์และแพทย์ยังไม่ทราบวิธีการควบคุมการแพร่กระจายการย้ายถิ่นความแตกต่างและการอยู่รอดของ NSCs และลูกหลานของพวกเขา นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าสมช. มีการควบคุมบางส่วนโดย microenvironment เฉพาะหรือช่องที่พวกเขาอาศัยอยู่

นอกจากนี้ยังมีงานวิจัยเกี่ยวกับเซลล์ต้นกำเนิดเม็ดเลือด (HSCs) ซึ่งโดยปกติจะแยกความแตกต่างในเซลล์เม็ดเลือด แต่ยังสามารถ transdifferentiate เป็นเชื้อสายประสาท HSCs เหล่านี้สามารถพบได้ในไขกระดูกเลือดจากสายสะดือและเซลล์เม็ดเลือด สิ่งที่น่าสนใจคือเซลล์เหล่านี้ถูกค้นพบโดยธรรมชาติโดยการสโตรกบางประเภทและยังสามารถที่จะทำการระดมต่อไปโดยปัจจัยกระตุ้น granulocyte colony (G-CSF) การศึกษาของ G-CSF ในหนูแสดงให้เห็นว่ามันสามารถนำไปสู่การปรับปรุงการทำงานตามจังหวะและการทดลองทางคลินิกในมนุษย์ปรากฏว่ามีแนวโน้ม การศึกษาภายนอกยังได้รับการดำเนินการในหนูที่มี HSCs HSCs ได้รับการบริหารในพื้นที่ของความเสียหายในการศึกษาบางส่วนหรือบริหารระบบผ่านการปลูกถ่ายหลอดเลือดดำในการศึกษาอื่น ๆ ขั้นตอนหลังเป็นไปได้มากขึ้นและ HSCs ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดดูเหมือนจะเป็นสิ่งที่ได้มาจากเลือดส่วนปลาย

การวิจัยที่ทำในการรักษาเซลล์ต้นกำเนิดสำหรับโรคลมชักและโรคพาร์กินสันยังแสดงให้เห็นถึงสัญญาและความยากลำบากในการปลูกฝังเซลล์ต้นกำเนิดที่เหมาะสมและแนะนำให้พวกเขาเข้าสู่ระบบชีวิต ในเรื่องของ ESCs การศึกษาแสดงให้เห็นว่าพวกเขามีความสามารถในการแยกความแตกต่างออกเป็น dopaminergic neurons (เซลล์ประสาทที่ส่งผ่านหรือถูกกระตุ้นโดย dopamine) เซลล์ประสาทมอเตอร์กระดูกสันหลังและ oligodendrocytes (เซลล์ที่ไม่ใช่เซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของ myelin) ในการศึกษาเพื่อรักษาโรคลมบ้าหมูเซลล์ต้นกำเนิดจากเซลล์ต้นกำเนิดจากตัวอ่อนของเมาส์ (ESNs) ถูกย้ายเข้าไปใน hippocampi ของหนูที่เป็นโรคลมชักเรื้อรังและหนูควบคุม หลังจากการปลูกถ่ายไม่พบความแตกต่างในคุณสมบัติการทำงานของ ESNs เนื่องจากพวกเขาทั้งหมดแสดงคุณสมบัติ synaptic ของเซลล์ประสาท อย่างไรก็ตามมันยังคงเป็นที่เห็นได้ชัดว่า ESNs มีความสามารถในการอยู่รอดเป็นระยะเวลานานในฮิพโพแคมปัสเพื่อแยกความแตกต่างในเซลล์ประสาทด้วยฟังก์ชั่นฮิปโปแคมปัสที่เหมาะสมและเพื่อยับยั้งการเรียนรู้และขาดความจำในโรคลมชักเรื้อรัง ในทางกลับกัน NSCs ได้รับการสังเกตเพื่อความอยู่รอดและแยกความแตกต่างในรูปแบบการทำงานที่แตกต่างกันของเซลล์ประสาทในหนู อย่างไรก็ตามมันก็ไม่มีความชัดเจนว่า NSCs สามารถแยกความแตกต่างในรูปแบบการทำงานที่แตกต่างกันในปริมาณที่เหมาะสมและไม่ว่าพวกเขาสามารถ synapse อย่างเหมาะสมกับเซลล์ประสาท hyperexcitable เพื่อยับยั้งพวกเขาจึงยับยั้งการชัก

การรักษาโรคพาร์กินสันยังแสดงให้เห็นถึงสัญญาและเผชิญกับอุปสรรคที่คล้ายคลึงกัน มีการวิจัยทางคลินิกเกี่ยวกับการปลูกถ่ายเนื้อเยื่อ mesencephalic ของทารกในครรภ์ (เนื้อเยื่อที่ได้มาจากสมองส่วนกลางซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของก้านสมอง) เข้าไปในส่วนของผู้ป่วยพาร์กินสัน อย่างไรก็ตามเนื้อเยื่อนี้มีจำนวน จำกัด ซึ่งเป็นสิ่งที่ทำให้การปลูกถ่าย ESC น่าสนใจยิ่งขึ้น อันที่จริงการวิจัยได้แสดงให้เห็นแล้วว่าเซลล์ประสาทโดปามิเนอร์จิคที่ปลูกถ่ายได้ซึ่งเป็นเซลล์ประสาทชนิดที่ได้รับผลกระทบจากโรคพาร์กินสันนั้นสามารถสร้างขึ้นได้จากเมาส์เจ้าคณะและ ESC ของมนุษย์ อย่างไรก็ตามความแตกต่างที่สำคัญอย่างหนึ่งระหว่างเม้าส์กับ ESC ของมนุษย์ก็คืออีเอสของมนุษย์ใช้เวลานานกว่าในการแยกแยะ (นานถึง 50 วัน) นอกจากนี้โปรแกรมการสร้างความแตกต่างสำหรับ ESC ของมนุษย์จำเป็นต้องมีเซรุ่มสัตว์เพื่อเผยแพร่ซึ่งอาจเป็นการละเมิดกฎระเบียบทางการแพทย์บางอย่างขึ้นอยู่กับประเทศ นักวิจัยจะต้องคิดหาวิธีที่จะได้รับเซลล์ต้นกำเนิดจากโดปามีนซึ่งได้รับจาก ESC เพื่อความอยู่รอดเป็นเวลานานหลังจากการปลูกถ่าย ในที่สุดก็มีปัญหาเรื่องความบริสุทธิ์ของเซลล์ที่ได้มาจาก ESC; เซลล์ทั้งหมดจะต้องได้รับการรับรองว่าเป็นสารตั้งต้นของโดปามินเนอร์จิคก่อนที่จะทำการปลูกถ่ายได้อย่างปลอดภัย อย่างไรก็ตามความแตกต่างและเทคนิคการทำให้บริสุทธิ์มีการปรับปรุงกับการศึกษาแต่ละครั้ง อันที่จริงการสร้างธนาคารขนาดใหญ่ที่มีประชากรบริสุทธิ์และเซลล์เฉพาะสำหรับการปลูกถ่ายมนุษย์ยังคงเป็นเป้าหมายที่บรรลุได้