神經干細胞( NSC ) 是具有自我更新能力的多能細胞，在胚胎發育過程中，它們首先產生放射狀膠質祖細胞，這些祖細胞會生成所有動物神經系統的神經元和神經膠質細胞。

一些神經祖干細胞會持續存在于成年脊椎動物大腦中高度受限的區域中，并在整個生命過程中持續產生神經元。中樞神經系統大小的差異是物種之間最重要的區別之一，因此，調節神經干細胞區室大小的基因突變是脊椎動物進化的最重要驅動因素之一。

神經干細胞干細胞的特點是能夠分化成多種細胞類型。它們會對稱或不對稱地分裂成兩個子細胞。在對稱細胞分裂中，兩個子細胞也是干細胞。在非對稱分裂中，干細胞會產生一個干細胞和一個特化細胞。NSC 主要分化成神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞。

什么是神經干細胞？

神經干細胞的來源

體內來源

成人神經干細胞主要來自中樞神經系統，其中側腦室和海馬的龕位提供了最豐富的多潛能細胞（圖1（a）。這些龕位是神經干細胞棲息的區域，神經干細胞在這里保持著無限自我更新和多潛能的特性。擴增和生成NSC株系的能力使得研究和開發基于細胞的神經疾病療法成為可能。

(a) 該圖顯示了中樞神經系統內神經干細胞 (NSC) 所在的部位。
(b) 從側腦室和海馬收獲的 NSC 被培養為神經球，并且能夠增殖并分化為少突膠質細胞、神經元和星形膠質細胞。

體外來源

20世紀90年代初，人們首次從小鼠紋狀體中分離出成年 NSC 。它們在體外培養時能夠形成多能神經球。神經球可以產生自我更新和增殖的特化細胞。這些神經球可以分化形成特定的神經元、神經膠質細胞和少突膠質細胞。在之前的研究中，培養的神經球已被移植到免疫缺陷新生小鼠的大腦中，并顯示出植入、增殖和神經分化。

神經干細胞的特性

1、自我更新能力：神經干細胞能夠通過對稱分裂和不對稱分裂兩種方式進行增殖，從而保持其數量穩定并維持干細胞庫。對稱分裂產生兩個相同的干細胞，而不對稱分裂則產生一個繼續作為干細胞的子細胞和一個走向分化的子細胞。

2、多向分化潛能：神經干細胞具有分化為多種神經細胞類型的能力，包括神經元、星形膠質細胞和少突膠質細胞。這種多能性使它們在神經系統的發育、修復和再生中發揮關鍵作用

3、遷移性：神經干細胞具有遷移能力，能夠到達損傷或疾病部位，并在那里分化成新的神經細胞，從而參與修復過程。

4、免疫原性低：神經干細胞在移植后免疫排斥反應較輕，這使得它們成為理想的移植材料，用于治療神經系統疾病

5、微環境依賴性：神經干細胞的干性和分化受到微環境中的多種信號調控，包括細胞因子、生長因子和細胞間相互作用等。

6、低免疫原性和無致瘤性：由于其低免疫原性和無致瘤性，神經干細胞被認為是治療神經系統疾病的理想細胞供體。

7、分化調控機制：神經干細胞的分化受到內源性基因（如Tlx、Sox2、Hes、Bmi-1）和外源性信號（如Shh信號通路）的共同調控，這些因素決定了神經干細胞的命運。

8、在特定區域存在：成年哺乳動物的大腦中，神經干細胞主要分布在海馬齒狀回顆粒下區（SGZ）和側腦室周圍的腦室下區（SVZ），這些區域是成年大腦中持續產生新神經元的主要場所

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通信和遷移

NSC 在微環境或干細胞微環境的外源性刺激下開始分化。一些神經細胞在受到刺激后，沿著包含骨髓狀結構的脊遷移流從 SVZ 遷移，脊遷移流中含有室管膜細胞和星形膠質細胞。室管膜細胞和星形膠質細胞形成神經膠質管，供遷移的神經母細胞使用。管中的星形膠質細胞為遷移細胞提供支持，并隔離周圍細胞釋放的電信號和化學信號。

星形膠質細胞是快速細胞擴增的主要前體。神經母細胞形成緊密的鏈，并向指定的細胞損傷部位遷移，以修復或替換神經細胞。一個例子是神經母細胞向嗅球遷移，分化為具有徑向遷移模式而非切向遷移模式的神經球周圍神經元或顆粒神經元

分化過程

成人 NSC 最廣泛接受的模型是放射狀的膠質纖維酸性蛋白陽性細胞。靜止干細胞是 B 型干細胞，由于腦內由血管、星形膠質細胞、小膠質細胞、室管膜細胞和細胞外基質組成的特定微環境提供的可再生組織，它們能夠保持靜止狀態。

這些微環境為干細胞提供營養、結構支持和保護，直到它們被外界刺激激活。一旦被激活，B 型細胞就會發育成 C 型細胞，即活躍的增殖中間細胞，然后分裂成由 A 型細胞組成的神經母細胞。未分化的神經母細胞形成鏈，遷移并發育成成熟的神經元。在嗅球中，它們成熟為 GABA 能顆粒神經元，而在海馬中，它們成熟為齒狀顆粒細胞。

表觀遺傳修飾

表觀遺傳修飾是神經干細胞分化過程中基因表達的重要調節因子。關鍵的表觀遺傳修飾包括DNA 胞嘧啶甲基化形成5-甲基胞嘧啶和5-甲基胞嘧啶去甲基化。 這些類型的修飾對于發育和成年哺乳動物大腦中的細胞命運決定至關重要。

DNA胞嘧啶甲基化由DNA甲基轉移酶（DNMT）催化。甲基胞嘧啶去甲基化由進行氧化反應的TET酶（例如5-甲基胞嘧啶轉化為5-羥甲基胞嘧啶）和DNA堿基切除修復（BER）途徑的酶分幾個不同的步驟催化。

疾病治療方面

近年來，隨著科學技術的發展，神經干細胞在疾病治療領域應用廣泛。因其獨特的自我更新和多向分化潛能的細胞特性，成為了神經系統發育、維護和疾病治療中的重要工具。

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