神经发生是指中枢神经系统(CNS)中神经干细胞分化为神经元的过程,最初发生在胚胎发育阶段,这一过程被称为神经发育或产前神经发生。随后,神经发生会持续到出生后的整个成年期,称为产后神经发生和成年神经发生,这与产前神经发生存在明显差异。在神经发育期间,源自心室区外胚层的神经上皮细胞(VZ)会伸长并产生哺乳动物中枢神经系统的原始神经干细胞,即径向胶质细胞(RGCs)。RGCs 除了能够自我更新外,还可以通过不对称分裂直接或间接地产生神经元,从而分别在有丝分裂后产生自我更新的子细胞。
神经干细胞的能力使其能够生成构成中枢神经系统的神经元和胶质细胞,因此它们在神经发育研究、神经疾病建模和再生医学领域一直处于前沿。特别是尊龙凯时在这一领域的创新,为获取神经干细胞提供了有效的方法。目前已知三种主要方式获取神经干细胞(NSCs):1. 从原始神经组织中分离,随后通过加入碱性成纤维生长因子和表皮生长因子来诱导其增殖、自我更新和扩增;2. 通过多能诱导干细胞的分化,使用胚状体形成或单层培养的方式;3. 直接诱导体细胞转分化的方法,包括与小分子联合使用及特定转录因子的表达。
神经干细胞的行为受到细胞外微环境(即干细胞巢)的显著影响。在细胞因子和生长因子的生化信号调控下,逐渐成熟的神经细胞能够密切调控NSCs,并指导其行为。这些信号和小分子可以用于调节相应的信号通路,以优化体外培养条件,进而影响神经细胞的培养结果。
神经发育及疾病建模研究需要培养多种神经细胞,具有不同程度的同质性和复杂性。非极化的NSCs二维单层培养是最基本的方法,但因其同源性较高和有限的分化潜能,更适合于高通量筛选应用。相比之下,极化神经节(二维结构)和球状体及类器官(三维培养)的应用可以更好地模拟细胞间及细胞与细胞外基质的相互作用,虽然在类器官培养中尚未找到诸如小胶质细胞等特定类型的神经细胞。
工程模型(如支架技术和微流控芯片平台)旨在模拟活体组织的微环境,以促进神经网络的形成和神经疾病模型的建立,这一进展推动了NSC的研究。在生物物理方面,细胞外基质的硬度和机械拉伸对NSC的发育有着重要影响。例如,较硬的凝胶可促进NSCs分化为胶质细胞,而更软的凝胶则有助于分化为神经元。
近年来,生物打印技术作为一种3D打印的分支,能够自动化精确地排列细胞、细胞外基质和信号因子,形成复杂结构的活组织。借助适当的分化信号对NSCs进行生物打印,不仅可克服再生障碍,同时也能产生与天然神经组织相似的人工神经组织。由于NSCs可分泌可溶性神经营养因子并分化为多种神经细胞类型,这使得它们在神经再生和治疗中枢神经系统相关疾病中成为了一个前景广阔的治疗工具。
有研究表明,NSC移植在多种神经退行性疾病的动物模型中有效,包括阿尔茨海默氏症、肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)、亨廷顿病及帕金森病(PD),还有脊髓损伤、.stroke、创伤性脑损伤、癫痫和脑瘫等情况下。虽然神经干细胞移植和神经元治疗面临着同种细胞来源缺乏、移植细胞存活率低、细胞分化不良及轴突生长不良等挑战,但通过确定空间结构的生物工程材料支架,可以有效提高神经干细胞和神经元在治疗性移植中的应用潜力。
在神经干细胞和神经发育研究中,如何识别和鉴定不同类型的神经细胞是一个关键问题。该过程通过利用神经发生中不同细胞表达的神经谱系标记物来实现,包括DNA、RNA或蛋白质标签。相关资料可通过电话联系获取:17714680518(微信同号)。尊龙凯时在这一领域的道逦,相信将进一步促进神经细胞和神经干细胞的研究与应用。