神経幹細胞生物学

神経幹細胞、中枢神経系に由来する大部分が未分化の細胞。神経幹細胞（NSC）は、成長してニューロンとグリア細胞（ニューロンを絶縁し、ニューロンが信号を送る速度を高める非ニューロン細胞）に分化する子孫細胞を生み出す可能性があります。

幹細胞：神経幹細胞

研究では、脳にも幹細胞があることが示されています。哺乳類では出生後に形成される新しいニューロンはほとんどありませんが、一部のニューロンは

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何年もの間、脳は閉じた固定されたシステムであると考えられていました。1906年にニューロンを脳の基本細胞として確立したことでノーベル生理学賞を受賞した有名なスペインの神経解剖学者であるサンティアゴラモンイカハールでさえ、他の注目すべきキャリアの間に神経発生のメカニズム（神経組織の形成）を知らなかった。20世紀後半に脳細胞の再生能力をほのめかした発見は、主にラット、鳥、霊長類でほんの一握りでした。この間、科学者たちは、脳が損傷または劣化し始めると、肝臓や皮膚細胞などの他の種類の細胞が再生できるように、新しい細胞を再生できないと想定していました。新しい細胞が脳の既存の複雑なシステムに完全に統合することができないため、成人の脳における新しい脳細胞の生成は不可能であると考えられていました。記憶の形成に役立つことが知られている海馬と呼ばれる脳の領域で最初に発見されたNSCが人間で発見されたのは1998年まででした。NSCはまた、嗅球（においを処理する領域）でアクティブであり、中隔（感情を処理する領域）、線条体（動きを処理する領域）、および脊髄で休眠および非アクティブであることがわかりました。

今日、科学者は、ニューロンが配置されている領域が損傷した場合に、休止状態のNSCを活性化する可能性のある医薬品を調査しています。他の研究方法では、NSCを損傷した領域に移植し、損傷した領域全体に移動するようにNSCを同軸化する方法を模索しています。さらに他の幹細胞研究者は、他の供給源（すなわち、胚）から幹細胞を採取し、これらの細胞に影響を与えてニューロンまたはグリア細胞に発達させようと努めている。これらの幹細胞の中で最も物議を醸しているのは、細胞を得るために破壊されなければならない、ヒト胚から調達されたものです。科学者は、特定の調節遺伝子の導入により、成体の体細胞（精子と卵細胞を除く体の細胞）を再プログラムすることにより、人工多能性幹細胞を作成することができました。ただし、再プログラミングされた細胞の生成にはレトロウイルスの使用が必要であるため、これらの細胞は有害な癌を引き起こすウイルスを患者に導入する可能性があります。胚性幹細胞（ESC）は、人体に見られるあらゆる種類の細胞に変化する可能性があるため、驚くべき可能性を秘めていますが、ESCを分離および生成するより良い方法を開発するには、さらなる研究が必要です。

脳卒中の回復は、幹細胞療法の可能性と複雑性について多くのことが発見されている研究分野の1つです。幹細胞療法には、内因性アプローチと外因性アプローチの2つの主要なアプローチがあります。内因性のアプローチは、患者自身の体内で成人のNSCを刺激することに依存しています。これらの幹細胞は、脳の歯状回（海馬の一部）の2つのゾーンと、線条体（大脳半球の奥にある大脳基底核の一部）、新皮質（外皮の厚さ）にあります。非常に複雑な大脳皮質）、および脊髄。ラットモデルでは、線維芽細胞増殖因子-2、血管内皮増殖因子、脳由来神経栄養因子、エリスロポエチンなどの増殖因子（細胞増殖媒介物質）が、脳卒中後に神経発生を誘発または増強するために投与されています、それによって脳の損傷を食い止め、機能回復を促進します。ラットモデルで最も有望な成長因子はエリスロポエチンで、神経前駆細胞の増殖を促進し、ラットで塞栓性脳卒中後の神経発生と機能改善を誘発することが示されています。その後、少量の脳卒中患者にエリスロポエチンを投与した臨床試験が行われ、最終的にはプラセボ群の患者に比べて劇的な改善が見られました。エリスロポエチンは、統合失調症の患者と多発性硬化症の患者にも有望です。ただし、エリスロポエチンの有効性を確認するために、より多くの患者グループでさらに研究を行う必要があります。

外因性幹細胞療法は、脳卒中の影響を受けた脳の領域への幹細胞の抽出、インビトロ培養、およびその後の移植に依存しています。研究により、成体NSCは歯状回、海馬、大脳皮質、および皮質下白質（大脳皮質の下の層）から取得できることが示されています。実際の移植研究は、成体脳の脳室下帯（液体で満たされた脳腔、または心室の壁の下にある領域）から生検された幹細胞を使用して、脊髄損傷のラットで行われました。幸いなことに、生検の結果としての機能障害はありませんでした。ラットでの研究では、ESCまたは胎児由来の神経幹細胞と前駆細胞（未分化細胞;幹細胞に似ていますが、分化能力がより狭い）が脳卒中によって損傷した脳の領域に移植されています。これらの研究では、移植されたNSCはニューロンとグリア細胞にうまく分化し、いくつかの機能回復がありました。ただし、外因性療法の主な注意点は、科学者は、前駆細胞の分化の根本的なメカニズムと、既存の神経ネットワークへの統合のメカニズムをまだ完全に理解していないということです。さらに、科学者や臨床医は、NSCとその子孫の増殖、移動、分化、生存を制御する方法をまだ知りません。これは、NSCが存在する特殊な微小環境、またはニッチによって部分的に規制されているためです。

造血幹細胞（HSC）の研究も行われており、通常は血液細胞に分化しますが、神経系統に分化転換することもできます。これらのHSCは、骨髄、臍帯血、末梢血細胞に見られます。興味深いことに、これらの細胞は、特定の種類の脳卒中によって自発的に動員されることがわかっており、顆粒球コロニー刺激因子（G-CSF）によってさらに動員することもできます。ラットにおけるG-CSFの研究は、脳卒中後の機能改善につながる可能性があることを示しており、ヒトでの臨床試験は有望であるようです。外因性の研究はまた、HSCsのラットで行われました。HSCは、一部の研究では損傷部位に局所投与され、他の研究では静脈内移植により全身投与された。後者の手順は単により実行可能であり、最も効果的なHSCは末梢血に由来するものであるようです。

てんかんとパーキンソン病の幹細胞療法に関して行われた研究はまた、幹細胞を適切に培養し、それらを生体系に導入することの可能性と難しさを示しています。ESCに関して、研究は、それらがドーパミン作動性ニューロン（ドーパミンを伝達​​するか、またはドーパミンによって活性化されるニューロン）、脊髄運動ニューロン、およびオリゴデンドロサイト（ミエリンの形成に関連する非ニューロン細胞）に分化できることを示しています。てんかんの治療を目的とした研究では、マウス胚性幹細胞由来の神経前駆細胞（ESN）が慢性てんかんラットと対照ラットの海馬に移植されました。移植後、ESNの機能特性には違いが見つかりませんでした。ESNはすべて、ニューロンに特徴的なシナプス特性を示したためです。ただし、ESNがてんかん海馬で長期間生存し、適切な海馬機能を持つニューロンに分化し、慢性てんかんの学習と記憶障害を抑制する能力があるかどうかはまだ不明です。一方、NSCは生存し、ラットのニューロンのさまざまな機能型に分化することがすでに観察されています。ただし、NSCが適切な量でさまざまな機能の形態に分化できるかどうか、およびそれらを過剰興奮性ニューロンと適切にシナプスさせてそれらを抑制し、それによって発作を抑制することができるかどうかは不明です。

パーキンソン病の治療法も有望であり、同様の障害に直面しています。パーキンソン病患者の線条体へのヒト胎児中脳組織（脳幹の一部を形成する中脳由来の組織）の移植に関する臨床研究が行われました。ただし、この組織は入手が制限されているため、ESC移植がより魅力的になります。実際、研究により、移植可能なドーパミン作動性ニューロン（パーキンソン病に冒されている種類のニューロン）が、マウス、霊長類、およびヒトのESCから生成できることがすでに示されています。ただし、マウスESCと人間のESCの大きな違いの1つは、人間のESCが分化するまでにさらに長い時間がかかることです（最大50日）。また、ヒトESCの分化プログラムでは、増殖するために動物の血清を導入する必要があり、国によっては特定の医療規制に違反する可能性があります。研究者はまた、ESC由来のドーパミン作動性前駆細胞を移植後より長期間生存させる方法を理解する必要があります。最後に、ESC由来の細胞集団の純度の問題があります。安全に移植する前に、すべての細胞をドーパミン作動性前駆細胞として認定する必要があります。それにもかかわらず、分化および精製技術は、各研究で改善されています。確かに、人間の移植のための純粋で特定の細胞集団の大きな銀行の生成は、達成可能な目標のままです。