此外 , 其他障碍阻碍了NSC在缺血性卒中治疗中的应用 , 包括具有伦理意义的资源有限、生物学理解不足、临床探索最少以及源自iPSC的肿瘤发生风险 。
缺血性中风中的间充质干细胞 (MSCs)
间充质干细胞是非造血干细胞 , 广泛存在于各种器官和组织中 , 具有高度增殖、自我更新和多向分化的特性 。 MSCs可以从多种组织中获得 , 包括骨髓、胎盘、羊水、脂肪组织、脐带和牙髓 。
在临床前水平上 , MSCs , 尤其是BMSCs的移植改善了MCAO模型大鼠的功能恢复 。 MSC移植显示可减少病变体积 , 增强感觉运动和认知功能 , 促进血管生成和神经发生 , 调节炎症和免疫反应 , 并改善突触恢复 。 尽管一些研究表明缺血性病变体积没有显著减少 , 但在运用MSCs后功能结果仍然有所改善;这些差异被认为是由于大脑中动脉没有再通 。 几项临床试验似乎已经证实MSCs是治疗缺血性卒中的潜在选择 。
缺血性中风中的诱导多能干细胞 (iPSC)
iPSCs是一类特征与ESCs相似的克隆细胞 , 由Takahashi和Yamanaka首次发现 , 他们利用逆转录病毒通过相应的逆转录病毒将四种因子(Sox2、Oct3/4、Klf4和cMyc)整合到小鼠和成人成纤维细胞中 。 迄今为止 , iPSCs主要应用于三个方面 , 即疾病建模、药物发现和再生治疗 。
近年来 , 基于iPSC的细胞疗法发展迅速 , 其潜力已被研究用于治疗多种疾病 。 从iPSC分化的视网膜色素上皮细胞已被证明在黄斑变性的临床前模型和临床研究中是安全有效的 。 作为一种新的替代方法 , iPSC技术在各种其他疾病中引起了越来越多的关注 , 包括缺血性中风、心力衰竭、造血障碍、脊髓损伤和肝病 。 由于对所有这些应用的详细描述超出了本次审查的范围 , 我们特别关注与缺血性卒中相关的关键问题 。
多种动物实验表明 , iPSCs的应用在缺血性卒中治疗中发挥着重要作用 , 包括改善感觉运动功能 , 减少病灶体积 , 促进神经发生和血管生成 , 并在受缺血性中风影响的啮齿动物的大脑中发挥免疫调节和抗炎作用 。 然而 , 一些动物实验并没有达到预期的结果 , 例如梗死体积显著减少和行为改善 。 在此 , iPSC移植在缺血性脑卒中模型中的实验总结如表1所示 , 并总结了缺血性脑卒中的动物模型、随访期和实验结果 。
表1.缺血性中风模型中iPSC移植实验的总结
iPSCs在缺血性卒中中的作用机制缺血性中风引起的神经功能缺损主要是由于各种神经细胞的丢失 , 包括神经元和不同类型的神经胶质细胞 。 在缺血性脑卒中动物模型中植入iPSCs可有效促进神经功能的恢复 。 已经提出了多种机制来解释iPSC在治疗缺血性中风中的这些有益作用 , 包括细胞替代、神经保护、调节炎症和免疫反应 , 以及刺激血管生成、突触发生和内源性神经发生(图1) 。
iPSCs治疗缺血性中风的机制 , 包括细胞替代、神经保护、刺激血管生成、突触发生和内源性神经发生 , 以及调节炎症和免疫反应图1:iPSCs治疗缺血性中风的机制 , 包括细胞替代、神经保护、刺激血管生成、突触发生和内源性神经发生 , 以及调节炎症和免疫反应 。
细胞替代和神经保护:iPSC衍生的NSC (iNSC) , 包括通过基于游离质粒的重编程技术产生的iPSC , 可以分化为三种主要的神经谱系 , 即神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞 。
临床表明数据表明 , iNSC治疗可能具有神经保护作用 , 导致大脑皮层神经元细胞死亡减少和小胶质细胞活化受到抑制 , 从而导致基因表达发生变化 , 从而减少炎症并改善组织恢复 。
炎症和免疫反应的调节:研究人员表明在中风后24小时将iPSC衍生的NSC移植到海马中可以减轻血脑屏障损伤 , 同时降低促炎标志物的表达水平 , 小胶质细胞活化和粘附分子 , 导致移植后第一周运动和感觉运动功能显著改善 。
刺激血管生成:在星形胶质细胞和受损大脑的血管壁中检测到血管内皮生长因子 (VEGF) 的表达 。 VEGF的免疫反应性早在移植后1周就上调 。 虽然在老年大鼠移植后8周反应性相对较弱 , 但结果表明VEGF分泌对早期恢复的可塑性和炎症有一定的影响 。
刺激突触发生和内源性神经发生:此外 , 研究了缺血性脑中神经回路重建的可能性 。 结果表明 , iPSCs在胚状体样聚集体的无血清培养下可以分化为人端脑祖细胞 , 这些细胞不仅在体内存活 , 而且还生长出轴突并延伸到小鼠的脑缺血区 。
发展限制和可能的解决方案iPSCs是通过小活检直接从患者的结缔组织中提取的 , 具有与ESCs相同的特性 , 从而克服了与免疫排斥相关的问题并绕过了对胚胎的需求 , 从而避免了伦理问题 。 因此 , iPSC可以以患者匹配的方式生成 , 每个人都有自己的PSC线 。
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