跳至主要內容
4 · 第2學期幹細胞/再生醫學幹細胞類型

神經幹細胞

Neural Stem Cells

難度 3 · 進階stem-cellneuroscience

神經幹細胞(NSCs)的研究橫跨發育神經生物學與再生醫學,近年因單細胞技術和臨床試驗而進入新階段。

放射狀膠質細胞作為神經幹細胞
Noctor et al.(2001, Nature)以 retroviral labeling 證明放射狀膠質細胞(radial glia)就是皮質發育中的神經幹細胞。Taverna et al.(2014, Annu Rev Cell Dev Biol)歸納了放射狀膠質的細胞生物學:apical-basal 極性、interkinetic nuclear migration、asymmetric partitioning of apical membrane。

人類皮質發育的特殊性

  • outer radial glia(oRG / basal RG):人類大腦特別豐富,存在於 outer SVZ(oSVZ),缺乏 apical attachment,以 mitotic somal translocation 方式分裂。oRG 的擴增被認為是靈長類大腦體積增大的關鍵(Hansen et al., 2010, Nature)。
  • HOPX、FAM107A、PTPRZ1 為 oRG 標記基因。
  • 人類加速演化區域(HARs):某些 HARs 中的增強子在 oRG 中活化,驅動人類特異的基因調控(de la Torre-Ubieta et al., 2018, Nature)。

成年神經新生的分子調控
SGZ 神經新生的轉錄因子串聯:
Quiescent NSC(Hes5⁺, GFAP⁺, Sox2⁺)→ 活化 NSC(Ascl1 transient expression)→ 中間前驅(Tbr2⁺)→ immature neuron(NeuroD1⁺, DCX⁺)→ mature GC(NeuN⁺, Prox1⁺)。
Ascl1 是靜止→活化的 master switch(Andersen et al., 2014, Genes Dev);但 Ascl1 的 oscillatory vs. sustained expression 分別驅動增殖 vs. 分化(Imayoshi et al., 2013, Science)。

NSC 的代謝轉換
靜止 NSC 依賴 fatty acid oxidation(Knobloch et al., 2017, Cell Stem Cell);活化後轉向 glycolysis 和 lipogenesis。SPOT14(Thrsp)調節 de novo lipogenesis,其缺失導致 NSC 增殖增加但長期幹細胞池耗竭。

臨床轉化

  • 帕金森氏症:ESC/iPSC 衍生的 dopaminergic neuron 移植。Barker 團隊的 STEM-PD trial 和 BlueRock Therapeutics 的 bemdaneprocel (BRT-DA01) Phase I 已在進行。Kikuchi et al.(2017, Nature)以 iPSC-derived DA neurons 在猴模型中展示功能改善。
  • 脊髓損傷:NPC(neural progenitor cell)移植結合支架材料。Tuszynski 團隊證明 NSC 移植可在損傷部位形成 relay circuit(Kadoya et al., 2016, Nat Med)。
  • 膠質母細胞瘤癌症幹細胞(BTSCs)劫持正常 NSC 的自我更新機制(Notch, Hedgehog, Wnt);anti-BTSC 策略是新治療方向。

文獻:Noctor SC et al. (2001) Nature 409:714-20 / Hansen DV et al. (2010) Nature 464:554-61 / Moreno-Jiménez EP et al. (2019) Nat Med 25:554-60 / Knobloch M et al. (2017) Cell Stem Cell 20:785-99

互動工具

動手玩玩看

用互動元件直接感受這個概念,比純文字快 10 倍搞懂。三個 tier 共用同一個工具。

這個和什麼有關