概述：自古以来，人们就注意到大脑在受伤后自愈的能力有限。人们普遍认为，这在一定程度上是由于大脑无法产生新细胞。后来，研究人员发现，大脑有两个特殊区域确实会产生新细胞，即使在成年人中也是如此。这两个特殊区域的细胞被称为神经干细胞，现在科学家正在努力确定如何利用它们的特殊特性来治疗不同类型的大脑损伤。

细胞是什么？

你可能听说过，人类大部分是由水组成的。 那么，为什么我们不会瘫倒在地上？ 这是因为人体是由各种不同类型的细胞组成的。细胞是生命的最小单位–由膜包囊组成，内含细胞器以确保生存。 – 例如，皮肤细胞（真的很扁）、心脏细胞（真的会跳动！）和脑细胞（传递信息）。

细胞（图1）有一个重要的特征，可以防止我们瘫倒在地上变成一滩烂泥：它们有一层由特殊脂肪分子组成的外膜，可以防止细胞内的水分渗出！ 在细胞内部，还有更多的脂肪膜区，被称为 “细胞器”，它们都有各自重要的工作。

细胞核是最重要的细胞器之一。 每个细胞中都含有以脱氧核糖核酸（DNA）形式存在的遗传信息。 细胞核控制着每种不同类型的细胞表达哪些不同的蛋白质。 蛋白质是细胞中忙碌的工人，因为它们执行着重要的工作，使细胞能够做它需要做的事情！

我们的大脑中有哪些类型的“特化”细胞？

有几种类型的“专门一种通过改变形状和结构来适应履行特定功能的细胞。”脑中的细胞，例如神经元（图 1）、少突胶质细胞和星形胶质细胞（图2）。

我们之所以称这些细胞为特化细胞，是因为它们具有不同的形状和特性，旨在让这些细胞执行特定的功能。

神经元通过其称为“树突”和“轴突”的突起，使大脑的不同区域能够相互沟通，并允许大脑与身体的其他部分对话（和控制身体的其他部分），这使我们能够移动并感知周围环境的变化。

神经元传递和接收信息。少突胶质细胞包裹在神经元周围，提供支持，使神经元能够快速传输这些信息。星形胶质细胞（星细胞）通过提供营养和调节从身体其他部位传递到大脑的物质来支持神经系统。

什么是干细胞？“干细胞”部分的含义是什么？

干细胞尚未成熟或“未分化处于未成熟状态的细胞，具有成为特定类型细胞的潜力。这些细胞就像一张白纸。它们类似于一张白纸，就像空白细胞一样，可以成为不同类型的特化细胞。干细胞只要活着就可以不断分裂（我们说它们是“自我更新的”），它们有两个重要特征：它们可以产生其他干细胞，并且可以成为多种类型的更特化的细胞（图2）。

在大脑中，我们有神经干细胞。这意味着这些神经干细胞可以产生神经元、星形胶质细胞或少突胶质细胞。

胚胎的大脑中有许多干细胞，因为神经干细胞会产生大脑的所有细胞类型；大多数脑细胞诞生于胚胎阶段。有趣的是，神经干细胞甚至会在成年后一直存在于大脑中，并位于大脑的特定部位（图3）。

“干细胞”一词的历史相当复杂。一个简单的比喻是想象一棵树的树干，所有不同的树枝都从树干长出。同样，干细胞是所有不同类型的特化细胞的起源。

研究人员何时首次发现成人大脑中的干细胞？

成人大脑中的干细胞的发现用了几十年的时间，许多不同的科学家都参与其中（图4）。这里，我们总结了一些重要的发现。请注意，许多其他团体和研究也做出了重要贡献，这些贡献也可以通过查阅文献找到。

20世纪60年代，两位研究人员Joseph Altman博士和Gopal D. Das博士合作提供了大脑中存在神经干细胞的早期证据^[1,2]，随后20世纪80年代其他几位研究人员也提出了类似的证据^[3,4]。当两个不同的研究小组能够真正从大脑中分离出干细胞，并证明这些细胞表现出上述干细胞特性时，科学家们才真正开始注意到这一点。

1989年，Sally Temple博士从胚胎中分离出干细胞^[5]，并在实验室的细胞培养皿中培养干细胞。 她发现一些干细胞可以变成神经元，其他干细胞可以变成星形胶质细胞。 所有干细胞都可以制造更多的神经干细胞。 她的研究成果让科学家们想到，在其他哺乳动物（包括人类）的胚胎大脑中也可能发现类似的干细胞。

1992年，布伦特-雷诺兹（Brent Reynolds）博士和塞缪尔-韦斯（Samuel Weiss）博士发现，成年小鼠大脑中也含有干细胞^[6]。他们将成年小鼠大脑中的细胞与一些重要的分子（称为 “生长因子 “的物质，能促使细胞生长和分裂）放在一个培养皿中培养。

他们发现，在这些生长因子的作用下，分离出来的细胞既能自我更新，又能变成神经元或星形胶质细胞，这意味着它们是神经干细胞。 在这些研究成果的基础上，研究人员最近又做了实验，准确地发现了成年大鼠^[7]和人类^[8]大脑中神经干细胞诞生新神经元的时间，让我们对这类干细胞有了更多的了解，包括人类和啮齿动物之间的重要差异。

我们所讲的神经干细胞指的就是成体中存在于脑中的中枢神经干细胞，其实在外周也有一些“神经干细胞”称为“神经嵴干细胞”，可以分化成外周神经细胞、神经内分泌细胞和施旺细胞，还可横向分化成色素细胞和平滑肌细胞（这个也叫转分化）。

神经干细胞（NSC）的来源

4种来源的神经干细胞的优缺点

来源	优点/特点	缺点/风险	临床研究
人流产胎儿胎脑海马组织	纯度活性最高，生物学功能最强	来源限制，无法量产伦理问题	有
IPS细胞诱导分化	自体来源，无伦理限制可量产	技术性太强，纯度待定，有一定致瘤性风险	有
间充质干细胞诱导分化	可量产	纯度和神经干生物学功能难评估，存在诱导分化技术风险	无
胚胎干细胞诱导分化	可量产	伦理问题，来源稀少,存在诱导分化技术风险	有

进一步了解神经干细胞如何帮助我们治疗脑损伤或疾病？

科学家正在积极研究神经干细胞（无论是大脑中已经存在的细胞，还是在实验室中培养的细胞，或从另一个大脑中提取的细胞）如何帮助治疗中风（大脑的正常血流停止，因此细胞无法获得足够的营养和氧气）、脊髓损伤和帕金森病（一种控制身体运动的细胞逐渐停止工作并死亡的疾病）。

大脑中的神经干细胞对变化非常敏感。例如，脑损伤后，神经干细胞会穿过脑组织直达损伤部位。我们知道这实际上改善了恢复[9]，因为当科学家阻止干细胞移动到损伤部位时，恢复情况会变得更糟^[10]。解释干细胞如何以及为何帮助脑损伤恢复的机制是一个重要且活跃的研究领域。

神经干细胞也受到某些脑部疾病的影响，例如帕金森病和阿尔茨海默病一种导致记忆力丧失和智力障碍的脑部疾病。在这些疾病中，神经干细胞的增殖率似乎较低细胞繁殖时其数量增加得有多快。并且不太可能发育成为完全发育和健康的神经元。

科学家还可以将来自其他来源的干细胞注入体内（通过血液或直接注入大脑或脊髓），观察脑损伤的恢复情况是否得到改善。几个研究小组正在研究这种治疗方法的细节，并仔细研究结果。

最终，如果增强生物体或物体的力量、功能或反应。大脑中的神经干细胞或实验室培养的神经干细胞的移植成功且可重复指重复某项任务并且每次都获得相同结果的能力。

医生将有更好的方法来治疗几种不同类型的脑损伤或疾病。与此同时，由于神经干细胞这一非常重要的发现，我们将继续了解大脑及其功能，并设计不同的方法使其更健康。

参考资料：

[1] ↑ Altman, J., and Das, G. D. 1965. Autoradiographic and histological evidence of postnatal hippocampal neurogenesis in rats. J. Comp. Neurol. 124(3):319–35. doi:10.1002/cne.901240303

[2] ↑ Altman, J., and Das, G. D. 1966. Autoradiographic and histological studies of postnatal neurogenesis. I. A longitudinal investigation of the kinetics, migration and transformation of cells incorporating tritiated thymidine in neonate rats, with special reference to postnatal neurogenesis in some brain regions. J. Comp. Neurol. 126(3):337–89.

[3] ↑ Goldman, S. A., and Nottebohm, F. 1983. Neuronal production, migration, and differentiation in a vocal control nucleus of the adult female canary brain. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 80(8):2390–4. doi:10.1073/pnas.80.8.2390

[4] ↑ Kaplan, M. S., and Bell, D. H. 1984. Mitotic neuroblasts in the 9-day-old and 11-month-old rodent hippocampus. J. Neurosci. 4(6):1429–41.

[5] ↑ Temple, S. 1989. Division and differentiation of isolated CNS blast cells in microculture. Nature 340(6233):471–3. doi:10.1038/340471a0

[6] ↑ Reynolds, B. A., and Weiss, S. 1992. Generation of neurons and astrocytes from isolated cells of the adult mammalian central nervous system. Science 255(5052):1707–10. doi:10.1126/science.1553558

[7] ↑ Cameron, H. A., Woolley, C. S., McEwen, B. S., and Gould, E. 1993. Differentiation of newly born neurons and glia in the dentate gyrus of the adult rat. Neuroscience 56(2):337–44. doi:10.1016/0306-4522(93)90335-D

[8] ↑ Eriksson, P. S., Perfilieva, E., Bjork-Eriksson, T., Alborn, A. M., Nordborg, C., Peterson, D. A., et al. 1998. Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat. Med. 4(11):1313–7. doi:10.1038/3305

[9] ↑ Thored, P., Arvidsson, A., Cacci, E., Ahlenius, H., Kallur, T., Darsalia, V., et al. 2006. Persistent production of neurons from adult brain stem cells during recovery after stroke. Stem Cells 24(3):739–47. doi:10.1634/stemcells.2005-0281

[10] ↑ Jin, K., Wang, X., Xie, L., Mao, X. O., and Greenberg, D. A. 2010. Transgenic ablation of doublecortin-expressing cells suppresses adult neurogenesis and worsens stroke outcome in mice. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107(17):7993–8. doi:10.1073/pnas.1000154107

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