神經組織的再生是困擾醫學界的難題之一，近年來科學家發現成人中樞和外周神經系統中都有神經干細胞（neural stem cell, NSC）的存在，但大部分NSC處于靜止狀態，從體內分離、激活NSC，具有非常廣闊的生物學研究和臨床應用前景，已成為中樞神經系統損傷和疾病研究的焦點。本文擬就NSC研究的新進展及其應用前景綜述如下。

　　1  NSC的分布

　　1992年Reynolds等［1］和Richards等［2］先后從成年鼠的紋狀體和海馬中分離出NSC,首先打破了成體哺乳動物神經細胞不能再生的傳統觀念。成體哺乳動物中樞神經系統中存在兩個NSC聚集區：側腦室壁的腦室下層（sub ventricular zone, SVZ）和海馬齒狀回的顆粒下層（sub granular zone, SGZ）［3］。用免疫熒光標記SVZ的干細胞，在活體可以清晰地觀察到增殖的細胞從腦室遷移到嗅球的軌跡［4］；SGZ的干細胞則發育形成顆粒細胞,并與海馬齒狀回建立突觸［5］。在人胚NSC的研究，已從大腦皮層、海馬、紋狀體、嗅球、腦室沿線包括側腦室、第三腦室和第四腦室、間腦、中腦、小腦、脊髓、視網膜中分離得到NSC，或具有比NSC更明確發展方向的神經祖細胞。

　　2  NSC的基本生物學特性

　　Mckay［6］于1997年提出，NSC是指具有分化為神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞能力，能自我更新并足以提供大量腦組織細胞的細胞。其生物學特性主要有以下幾方面。

　　2.1  自我更新  NSC具有高度增殖和自我更新以維持自身數目恒定的能力。通過兩種方式實現,對稱分裂：干細胞分裂產生的兩個子細胞都是干細胞；不對稱分裂：干細胞分裂產生一個干細胞和一個分化的子代細胞,后者終分化為終末細胞。NSC增殖，互相聚集成神經球,根據大小和培養的時間，神經球可含有NSC、正在分化的神經前體細胞、凋亡細胞,甚至已分化的神經元和膠質細胞等。NSC繼續增殖,則生長出許多子代的神經球［7］。Vescovi等［8］報道,NSC可在體外持續傳代達3年以上，分裂后的子代干細胞具有與母代干細胞*相同的生物學特性。

　　2.2  多潛能分化  NSC分化后可形成神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞,其分化與局部微環境密切相關。目前NSC的誘導分化可通過生長因子誘導、基因調控及信號傳導通路調節等途徑。

　　2.3  遷移功能和良好的組織融合性  在人類和哺乳動物神經系統發育過程中, NSC沿著發育索方向遷移。移植后的NSC同樣具有遷移能力,且受病變部位神經源性信號的影響,移植后的NSC具有向病變部位遷移的趨化性,并分化成特異性細胞［9］。腦室內移植的NSC可以通過血腦屏障,遷移至腦實質中與宿主細胞在形態結構和功能上形成初步良好的整合,參與宿主神經網絡形成。

　　2.4  高度未分化狀態及低免疫原性  NSC增殖能力處于較原始的未分化狀態,呈巢蛋白（nestin）陽性,缺乏已分化細胞的抗原標志,無成熟細胞相應的特異性標志，不表達成熟細胞的抗原,具有低免疫原性,在移植后較少發生異體排斥反應,利于其存活［10］。

　　2.5  轉分化和去分化  Bjornson等［11］發現小鼠NSC植入同種異體血管內可逆轉分化成血細胞。Clarke等［12］將Lac-z標記的小鼠NSC移入雞和小鼠囊胚中,可逆轉分化成為內中外3個胚層,經研究證實利用NSC可實現跨胚層分化,如分化為骨骼肌細胞及造血系統的各系細胞等。但隨著研究的深入,越來越多的科學實驗發現的事實和成體組織中存在成體干細胞的證據,向“橫向分化”、“跨胚層分化”學說等提出質疑, Nature（2004）刊登了兩個不同實驗室的2篇論著 ［13,14］，各自用充分的事實證明,輸注的CD34+造血干細胞到達損傷的心肌部位卻仍然分化為CD45+造血細胞,而沒有變為心肌細胞的任何證據。

　　3  NSC的來源、分離、培養及鑒定

　　3.1  NSC的來源  NSC主要從以下幾種途徑獲得：（1）來源于神經組織［15］;（2）來源于胚胎干細胞、胚胎生殖細胞等細胞的定向誘導分化［16］;（3）來源于血液系統的骨髓間質干細胞［17］、成年多能祖細胞［18］及臍血細胞［19］;（4）來源于永生化細胞系 C17-2細胞系［20］（由新生小鼠小腦外顆粒層細胞通過逆轉錄病毒轉導V-Myc后獲得的克隆多能干細胞系）、MHP36細胞系［21］（從轉導溫度敏感型tsA58原癌基因的轉基因小鼠的海馬增殖區獲得，是一種溫控型NSC。在體外33℃時增殖，在體內較高溫度37℃時分化成神經元和膠質細胞）、NT2細胞系［21］（從人睪丸生殖細胞腫瘤中獲得，在維甲酸的誘導下表現出NSCs的特性）;（5）體核細胞轉移技術獲得NSC ［22］。

　　3.2  NSC的分離純化方法  目前建立起的NSC的分離方法有：（1）反復傳代法。取3～4個月齡的人胚胎紋狀體或孕 14～16天小鼠、大鼠胚胎大腦，機械分離制作單細胞懸液。在含多種神經因子的無血清培養基中培養，實現NSC的體外穩定有效擴增。經過長期培養反復傳代可使NSC得到純化。（2）流式細胞術。Sasaki等［23］采用流式細胞儀對約60種細胞表面抗原進行篩選，結果發現分選出的具有CD133+/CE34+/CD45-（細胞表面抗原）的細胞為NSC。（3）基因轉導。Keyoung ［24］等利用腺病毒為載體,將置于歸巢素和Msi1增強子和啟動子控制下的綠色熒光蛋白基因導入人胚胎細胞,然后對胚胎細胞進行體外培養,只有NSC能特異性地出現綠色熒光蛋白。再利用流式細胞儀進行熒光篩選,能進一步將NSC收集起來。（4）免疫磁珠細胞分選法。利用磁珠表面的特異性抗體與NSC表面抗原結合，在磁場作用下使結合磁珠的NSC與其他細胞分離，從而得到較純化的NSC。

　　3.3  NSC的鑒定  巢蛋白（Nestin）是一種神經元中間絲蛋白［25］,其表達始于神經胚形成時,當NSC遷移基本完成,巢蛋白的表達量逐漸減少,并隨NSC分化的完成停止表達。免疫組化證實NSC均呈Nestin陽性。Okano等［26］鑒定出一種RNA結合蛋白即 Musashi ,可作為NSC的標志物。對分離培養得到的NSC進行標記時發現,Nestin和Musashi呈雙重陽性,且隨著NSC分化成為神經元,二者的標記作用也消失,說明Musashi具有與Nestin相似的特異性和種間保守性。Nestin和Musashi作為早期原始神經細胞的標志物已被廣泛地應用于NSC的鑒定。

　　4  NSC的應用前景

　　4.1  NSC原位誘導  內源性NSC的自身激活。大量體外和在體實驗已經證實成年腦中存在NSC。研究影響NSC增殖和分化的信號作用的實驗［27］證實,腦室管膜下區等部位的NSC在腦損傷發生后能夠增殖、遷移到受損部位并分化成新的神經細胞，取代受損腦組織細胞。在大多數情況下,僅由內源性干細胞產生的神經組織可能不足以替代損傷后缺失的神經組織,尤其在脊髓、紋狀體等神經組織發生很少的部位［28］。可能原因有：（1）原位誘導出功能特異的神經元可能需要多種刺激和特定細胞因子的作用。（2）患者中樞神經系統的干細胞缺陷或無法激活。

　　4.2  異體神經干細胞移植  臨床試驗表明,移植胎兒腦組織治療神經系統退行性疾病可以明顯改善癥狀。但胎腦的來源有限,受倫理和法律上的束縛,限制研究的發展。NSC的發現和體外分離培養,為中樞神經系統疾病的細胞替代療法拓寬了道路。在體外培養擴增的NSC移植到腦疾病動物模型腦內的實驗［29］表明,體外培養的NSC移植到腦內后能夠遷移分化為特定部位的神經細胞,其分化方向與所處的微環境密切相關。Vescovi等［30］在研究細胞移植治療帕金森病時發現,在體外實驗中沒有必需的因素干預下, NSC自然分化為多巴胺能神經元的比例只占細胞總數的0.5%～5%。因此,誘導NSC向修復所需的神經功能（目的）細胞分化成為研究的核心問題。

　　4.3  基因治療  基因治療是通過特定載體相關外源基因導入體內,使其獲得表達,達到治療由于某種基因缺陷或突變引起的疾病。目前神經系統基因治療常用的靶細胞有：（1）成纖維細胞,來自間充質,能在體外分裂增殖,具有較高的病毒感染率但植入腦后不能與宿主整合；（2）永生化神經祖細胞,體外容易進行基因轉導和能與宿主整合等優點,但存在致癌的危險；（3）NSC來源于神經組織,比永生化NSC更能保持原有的生物學特性,具有分化能力和更好的組織相容性,可以整合到宿主腦組織并向周圍遷移,不形成腫瘤等。

　　4.4  NSC的其他應用  NSC具有穩定的生物學性狀,建系以后可以獲得均一的遺傳背景,具有組織和種屬特異性，可作為神經系統疾病的藥物篩選平臺。利用NSC的多向分化潛能,可篩選出控制和促進NSC向終末細胞分化的藥物。另外,利用攜帶報告基因的逆轉錄病毒轉染腦內可增殖細胞來追蹤神經前體細胞的分布、增殖分化和遷移情況,研究中樞神經系統的發育過程。