Immunomodulatory neural stem cells for brain tumour therapy

Advances in the understanding of stem cells have enabled the development of novel therapies for brain tumours. Neural stem cells (NSCs) possess the ability to migrate throughout the CNS. By exploiting the tropism of NSCs to various neural pathologies (e.g., glioma, degeneration, stroke and so on) and the delivery of various immunomodulatory cytokines, new treatments for brain tumours have been investigated. These new strategies offer significantly more specificity than existing treatment regimens, such as surgery, radiation and chemotherapy. As methods in isolating and culturing NSCs are better understood, clinical applications of this therapeutic strategy may inevitably emerge. Here, the preclinical advances and the results supporting the effectiveness of stem cell therapies are reviewed. In addition, the obstacles to clinical development and methods to circumvent these caveats are discussed.     

基质细胞衍生因子 1 对内源性神经干细胞的趋化迁移作用简

背景：目前研究表明,基质细胞衍生因子1在参与趋化迁移内源性神经干细胞中起着非常重要的作用,但其具体迁移机制尚不明确。目的：观察外源性基质细胞衍生因子1对大鼠内源性神经干细胞的趋化迁移作用及海马区神经干细胞的激活增殖情况。方法：通过向SD大鼠海马区上大脑皮质内注射外源性基质细胞衍生因子1（注射量为5μL,质量浓度为500μg/L）建立动物模型,于3,7,14,21 d后灌注取脑,通过石蜡切片免疫组织化学检测大鼠皮质内注射区及海马区nestin阳性细胞表达情况,并设实验对照组与空白对照组。结果与结论：石蜡切片免疫组织化学显示：实验组注射区周围及海马区nestin表达阳性细胞的数量随时间推移逐渐增多,3,7 d时注射区及海马区nestin表达阳性细胞少量表达,14 d时注射区及海马区nestin表达阳性细胞进一步增多,并向注射区形成明显的迁移趋势,21 d时注射区及海马区nestin表达阳性细胞更多。实验对照组及空白实验组未见上述表现。结果表明外源性基质细胞衍生因子1可能诱导海马区神经干细胞的增殖分化,参与内源性神经干细胞的趋化迁移过程。     

非黏附骨髓源干细胞治疗急性放射损伤

背景：目前对于辐射剂量超过8 Gy 的急性放射病尚缺乏有效的治疗方案,间充质干细胞可以分泌多种造血因子、重建造血,在放射损伤救治中具有重要意义。目的：探讨非黏附骨髓源干细胞在8.5 Gy X 射线照射所致急性骨髓型放射损伤救治中的作用及作用机制。方法：取胎儿四肢长骨的非黏附骨髓源干细胞,分析其麦面抗原,细胞周期,成骨和成脂分化潜能,以及血管内皮生长因子及 Annexin A2表达。BALB/C 小鼠受8.5 Gy 一次性全身均匀 X 射线照射后随机分成骨髓源干细胞组和对照组,骨髓源干细胞组小鼠在 X 射线照射2 h 内经尾静脉输注含3×106 CFDA-SE 标记的人非黏附骨髓源干细胞的细胞悬液0.3 mL,对照组小鼠在 X 射线照射2 h 内输注0.3 mL 生理盐水。观察骨髓源干细胞的分布情况、小鼠的存活率、白细胞变化、骨髓病理变化及骨髓中新生血管形成情况。结果与结论：X 射线照射后移植的非黏附间充质干细胞可以向损伤部位归巢;骨髓源干细胞组小鼠存活率明显高于对照组;与对照组相比,骨髓源干细胞组小鼠外周血白细胞计数下降慢且恢复迅速,X 射线照射后14 d左右达最低,30 d 基本恢复至正常水平。X 射线照射后21 d,骨髓源干细胞组骨髓增生活跃,骨髓腔内新生造血灶显著多于对照,血管密度亦显著高于对照组。说明人胎儿非黏附骨髓源干细胞促进急性放射损伤小鼠骨髓内新生血管形成,改善并加快受损小鼠造血功能的恢复。     

低频电磁场在移植骨髓源神经祖细胞修复脑损伤大鼠中的作用研究

目的:通过分析50Hz电磁场干预骨髓源神经祖细胞移植修复大鼠脑损伤后的脑组织病理,免疫荧光染色,行为学情况,探讨50Hz电磁场在骨髓源神经祖细胞移植修复大鼠脑损伤中的作用。方法:应用自由落体法建立大鼠脑损伤模型,实验随机分为空白对照组、磁场组、细胞组和磁场+细胞组。移植细胞选用的是骨髓源神经祖细胞,采用贴壁法培养骨髓间充质干细胞P2,经悬浮诱导获得。造模术后7天,将Dil标记的骨髓源神经祖细胞移植至大鼠脑损伤部位,磁场干预组置于频率50Hz,强度5 mT正弦波电磁场中,60min/次,1次/天,共30天,空白对照组和细胞组大鼠处于无磁场刺激的相同环境中。在移植术后第1天、3天、7天、30天予Wayne Clark、爬梯试验行为学评分并取脑组织标本,采用HE染色观察大鼠脑组织病理变化;免疫细胞荧光检测移植细胞的胶质纤维酸性蛋白(GFAP)和神经元特异性微管蛋白(β-Ⅲtubulin)的表达情况。结果:移植术后30天,磁场+细胞组的Wayne Clark、爬梯试验评分显著高于其他组(P<0.01);HE染色观察:磁场+骨髓源神经祖细胞组与其他组相比较,大鼠脑损伤部位水肿程度减轻,囊性...     

骨髓间充质干细胞与脱细胞脑组织支架的生物相容性

背景：骨髓间充质干细胞与细胞载体联合移植治疗中枢神经系统损伤还处于实验研究阶段。目的：评价大鼠骨髓间充质干细胞与脱细胞脑组织支架的生物相容性,探讨脱细胞脑组织支架作为中枢神经系统组织工程材料的可行性。方法：以全骨髓法分离纯化大鼠骨髓间充质干细胞,通过物理及化学方法相结合制各脱细胞脑组织支架。将转染携带绿色荧光蛋白基因的骨髓间充质干细胞种植到支架材料上共培养,通过倒置相差显微镜、扫描电镜、激光共聚焦显微镜等方法观察脱细胞脑组织支架的内部结构及复合支架上细胞的生长状况。结果与结论：制备的脱细胞脑组织支架材料呈三维立体网状结构。骨髓间充质干细胞可在支架上黏附生长,形态良好。大鼠骨髓间充质干细胞与脱细胞脑组织支架具有良好的生物相容性,有望作为中枢神经系统组织工程的载体材料。     

银杏内酯B对缺氧缺血性脑损伤新生大鼠内源性神经干细胞的影响

摘要 目的：观察不同剂量银杏内酯B（GB）对缺氧缺血性脑损伤（HIBD）新生大鼠内源性神经干细胞增殖分化的影响。 方法：清洁级7d龄SD大鼠96只,随机分为假手术组、模型组、低剂量组及高剂量组,后3组采用经典Rice法制作HIBD动物模型,模型制作4h后低剂量组与高剂量组分别按5mg/kg、10mg/kg腹腔注射GB,其他两组分别注射等量生理盐水,每日1次,共5d。每组随机分别在造模后第3,7,14,28天处死,单标、双标免疫组化技术观察4组大鼠海马齿状回颗粒下层区（SGZ）溴脱氧尿嘧啶核苷（BrdU+）及皮质BrdU+/nestin+（聚蛋白）、BrdU+/NSE+（神经元特异性烯醇化酶）、BrdU+/GFAP+（胶质纤维酸性蛋白）阳性细胞的表达,并计数分析。 结果：HIBD后BrdU+、皮质BrdU+/nestin+、BrdU+/NSE+、BrdU+/GFAP+细胞数增加,低剂量组、高剂量组均高于模型组,GB高剂量组的阳性细胞数高于GB低剂量组。 结论：GB能提高HIBD新生鼠内源性神经干细胞增殖、分化的能力,提示其可以促进神经发生。     

Brain tumour stem cells: possibilities of new therapeutic strategies

Cancers are composed of heterogeneous cell populations, including highly proliferative immature precursors and differentiated cells, which may belong to different lineages. Recent advances in stem cell research have demonstrated the existence of tumour-initiating, cancer stem cells (CSCs) in non-solid and solid tumours. These cells are defined as CSCs because they show functional properties that resemble those of their normal counterpart to a significant extent. This concept applies to CSCs from brain tumours and, particularly, to glioblastoma stem-like cells, which self-renew under clonal conditions and differentiate into neuron- and glia-like cells, and into aberrant cells, with mixed neuronal/astroglia phenotypes. Notably, across serial transplantation into immunodeficient mice, glioblastoma stem-like cells are able to form secondary tumours which are a phenocopy of the human disease. A significant effort is underway to identify both CSC-specific markers and the molecular mechanism that underpin the tumorigenic potential of these cells, for this will have a critical impact on the understanding of the origin of malignant brain tumour and the discovery of new and more specific therapeutic approaches. Lately, the authors have shown that some of the bone morphogenetic proteins can reduce the tumorigenic ability of CSCs in GBMs. This suggests that mechanisms regulating the physiology of normal brain stem cells may be still in place in their cancerous siblings and that this may lead to the development of cures that selectively target the population CSCs found in the patients' tumour mass.     

海人酸对神经干细胞增殖及分化的影响

背景：神经干细胞对脑组织的修复作用非常有限,约80％新增殖的内源性神经干细胞在6周内死亡,仅0．2％的细胞继续增殖、分化,参与修复。目的：分析不同剂量海人酸在对神经干细胞增殖及分化的影响。方法：体外分离并培养新生Wistar大鼠神经干细胞,将神经干细胞分为空白对照组和加入不同浓度梯度的海人酸组,通过免疫组化法和免疫荧光法进行鉴定,MTT比色法测定海人酸对神经干细胞分化的影响,计算分化后神经元和星形胶质细胞比例。结果与结论：海人酸组贴壁的神经球分化速度较空白对照组快,在同一时间点进行观察,神经细胞的迁移距离较未处理组远。分化5d后,海人酸组所分化的细胞中,星状细胞较空白对照组多,而神经元样细胞相对较少,培养的细胞具有自我更新和向神经元、少突胶质细胞和星形胶质细胞分化的潜能。兴奋性氨基酸海人酸可使部分神经干细胞死亡,但可促进幸存的神经干细胞增殖及分化,并诱导其向星形胶质细胞分化。     

肢体缺血后处理促进缺血性脑损伤大鼠内源性神经干细胞的增殖

背景：远程肢体缺血预处理应用到脑缺血-再灌注损伤领域的研究已有一些报道,但肢体缺血后处理应用于该领域报道很少。目的：观察肢体缺血后处理对缺血性脑损伤大鼠侧脑室旁神经干细胞增殖的影响。方法：利用改良线栓法制作局灶性脑缺血大鼠模型,将30只造模成功的SD大鼠随机分为实验组和对照组,每组15只。实验组行远程肢体缺血后处理,对照组不做处理。2组大鼠分别于造模后5,10,15d处死取脑,处死前1d每隔8h腹腔注射50mg／kg5-嗅脱氧尿嘧啶核苷1次,共3次。应用免疫组织化学方法检测梗死灶区大鼠脑组织5嗅脱氧尿嘧啶核苷阳性细胞数。结果与结论：与对照组比较,实验组脑再灌注损伤程度呈现不同程度减轻,行为学评分降低（P〈0．05）。实验组各时间点梗死灶周边皮质的5-嗅脱氧尿嘧啶核苷阳性细胞数明显多于对照组（P〈0．05）。提示局灶性脑缺血造模后的肢体缺血后处理可以改善大鼠行为学表现,促进了内源性干细胞的激活增殖,对缺血性脑损伤有保护作用。     

50Hz电磁场促进骨髓源神经祖细胞向神经元分化作用的研究

目的:通过分析50Hz电磁场干预骨髓源神经祖细胞向神经细胞分化前后相关神经细胞标志物m RNA表达水平,探讨低频电磁场对骨髓源神经祖细胞诱导分化的作用。方法:利用全骨髓培养法获取骨髓间充质干细胞,将第2代骨髓间充质干细胞在无血清神经干细胞培养环境中悬浮诱导,获取骨髓源神经祖细胞。将第3代骨髓源神经祖细胞分为2组贴壁培养:电磁场组与对照组。电磁场组干预方法为正弦波磁场、频率50Hz、强度5m T,60min/d,共15天,对照组置于无磁场干预的同等环境中。骨髓源神经祖细胞诱导后,采用免疫细胞荧光检测巢蛋白(Nestin)与微管蛋白抗体(Tuj-1)的表达变化;采用实时定量基因扩增荧光检测系统(Q-PCR)检测Nestin,唾液酸-神经细胞粘附分子(PSA-NCAM)和β-微管蛋白-Ⅲ(β-Ⅲtubulin),乙酰胆碱酯酶(ACHE),5-羟色胺(5-HT),γ-氨基丁酸(GABA)m RNA表达水平变化。结果:骨髓间充质干细胞在无血清神经干细胞培养环境中可形成骨髓源神经祖细胞,表达Nestin阳性产物;两组诱导后的神经元样细胞免疫细胞荧光检测Tuj-1均呈阳性表达,Q-PCR结果示Nestin,PSA-NCAM,β-Ⅲtubulin,ACHE,5-HT,GABA m RNA表达水平与诱导前比较显著下降(P0.01),电磁场组β-Ⅲtubulin m RNA表达水平显著高于对照组(P0.05)。结论:50Hz电磁场可以促进骨髓源神经祖细胞向神经元分化。     

Fate and manipulations of endogenous neural stem cells following brain ischemia

Stem cells have been proposed as a new form of cell-based therapy in a variety of disorders, including acute and degenerative brain diseases. Endogenous neural stem cells (eNSCs) have been identified in the central nervous system where they reside largely in the subventricular zone and in the subgranular zone of the hippocampus. eNSCs are capable of self-renewal and differentiation into functional glia and neurons throughout life. However, spontaneous brain regeneration does not suffice to induce significant behavioral improvement in acute or chronic brain injury. Nevertheless, eNSCs responses can be considerably increased by tweaking the pathways governing cell proliferation, migration and differentiation. Contemporary evidence now suggests that such perturbations may lead to better functional outcome after brain injury.     

成体神经干细胞与微环境

背景：成体神经干细胞广泛分布于中枢神经系统,它存在于特殊的微环境中,有自我更新和分化能力,可作为内源性干细胞来源来修复受损的神经组织.目的：归纳总结神经干细胞与微环境的研究与进展.方法：由第一作者检索PubMed（1989至2012年）数据库与中国期刊全文数据库（CNKI：2001至2012年）,检索词分别为“神经干细胞;微环境;调控”和“neural stem cel s;microenviroment;regulation”.结果与结论：阅读文题和进行筛选,选择具有原创性,论点论据可靠且分析全面、密切相关的文章,排除重复性研究与以及质量较差文章,共检索到379篇英文文章,131篇中文文章,按纳入及排除标准筛选后,共纳入64篇文章.微环境中的各种组成成分如血管及内皮细胞、星形胶质细胞、室管膜细胞、细胞外基质与神经干细胞关系密切,在成体神经干细胞的生存、增殖、分化调控中均发挥重要作用.同时,成体神经干细胞的分化受基因调控.成体神经干细胞与微环境两者之间的研究将为神经组织的修复带来新的方向.     

不同数量神经干细胞移植治疗颅脑外伤疗效的对比研究

目的观察脑外伤后不同数量移植神经干细胞的疗效是否存在不同,并找出受伤后进行干细胞移植的适宜量.方法 成年大鼠制成脑外伤模型在伤后24h进行神经干细胞移植,移植量分别为20万,100万,200万.伤后1 w动物运动神经功能评分后,处死取脑,行病理及免疫组化染色.结果伤后1 w,接受100万单位干细胞移植的治疗组与损伤组以及其他治疗组（20万,200万）相比呈现明显的运动功能改善.结论移植量并不是越大越好,中等量移植效果比较理想,是适宜的移植量.     

移植的神经干细胞在帕金森病模型小鼠脑内的存活与分化

目的 观察移植的神经干细胞在帕金森病(PD)模型小鼠脑内的存活与分化。方法 C57BL／6小鼠皮下注射1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶(MPTP)造成PD模型。用5-溴尿嘧啶(BrdU)标记的神经干细胞分别移植到模型鼠的一侧或两侧纹状体。用酪氨酸羟化酶免疫荧光评价MPTP对黑质多巴胺能神经元的毒性。用免疫组织化学和激光共聚焦鉴定移植的神经干细胞在体内的存活与分化。结果 MPTP使黑质酪氨酸羟化酶阳性细胞显著减少；在细胞移植的纹状体内发现有明显散在分布的BrdU阳性细胞，表明移植的神经干细胞已经存活；激光共聚焦显示部分BrdU阳性细胞已分化为酪氨酸羟化酶阳性细胞。结论 移植的神经干细胞能在PD模型小鼠纹状体存活，并可分化出特定的多巴胺能神经元。     

蛇床子素可促进体外培养神经干细胞的增殖

背景：神经干细胞具有自我更新和多向分化潜能,但正常情况下,神经干细胞数目太少,且大部分处于静息状态,促进其增殖是神经干细胞治疗神经退行性疾病的关键。目的：观察蛇床子素对体外培养的神经干细胞增殖作用的影响,分析其促进增殖能力的作用机制。方法：体外培养神经干细胞,在增殖培养基中培养至第3代,加入不同浓度的蛇床子素（10,50和100μmol/L）作用24 h用CCK-8法检测细胞活力,再培养3,5,7 d后测量神经球半径,用免疫荧光组化法计数Ki67阳性细胞数目;再培养3 d后利用RT-PCR技术检测神经干细胞中Notch 1、Hes 1和Mash 1基因表达的情况。结果与结论：与正常组比较,50,100μmol/L的蛇床子素具有明显促进神经干细胞增殖能力的作用,100μmol/L作用最为显著,可引起Notch 1基因、Hes 1基因上调表达,对Mash 1基因基本无影响,说明蛇床子素对体外培养的神经干细胞具有促进增殖作用,其作用机制可能与激活Notch信号通路上的Notch 1、Hes 1基因有关。     

钠离子通道阻断剂抑制骨髓间充质干细胞向心肌样细胞的分化

背景：研究发现人和动物的多种间充质干细胞均存在河豚毒素敏感性钠离子通道,但钠离子通道是否会影响间充质干细胞向心肌细胞分化尚无共识。目的：观察钠离子通道特异性阻断剂河豚毒素对骨髓间充质干细胞向心肌样细胞分化的影响。方法：利用Percoll’s密度梯度离心法结合差速贴壁法分离大鼠骨髓间充质干细胞,用主动脉逆行生物酶灌流法分离大鼠成体心肌细胞。将DAPI标记的大鼠骨髓间充质干细胞与成体心肌细胞混合培养,应用0,10,100pmol／L的河豚毒素进行干预,1周后观察骨髓间充质干细胞向心肌样细胞的分化情况。结果与结论：免疫荧光细胞化学染色显示,大鼠骨髓间充质干细胞和成体心肌细胞混合培养1周后,骨髓间充质干细胞显著表达心肌特异性蛋白结蛋白和肌球蛋白,而10,100μmol／L的河豚毒素均可完全抑制结蛋白和肌球蛋白在骨髓间充质干细胞中的表达。提示钠离子通道是骨髓间充质干细胞向心肌样细胞分化的必要条件。     

骨髓间充质干细胞复合异体骨修复松质骨缺损*

背景：有研究表明骨髓间充质干细胞及异体骨可促进骨缺损的修复,但骨髓间充质干细胞复合异体骨对于松质骨缺损的修复效果至今少有报道。目的：观察骨髓间充质干细胞复合异体骨修复兔松质骨缺损效果。方法：在新西兰大白兔双侧股骨外侧髁造成0.6 cm×1.2 cm 的松质骨缺损,一侧设为模型组,骨缺损处植入复合骨髓间充质干细胞的异体骨,另一侧设为对照组,单纯植入异体骨。结果与结论：植入后4,8,12周,大体观察、X 射线检查和苏木精-伊红染色观察结果显示,模型组在新骨成长方面,缺损区修复方面均优于对照组。植入后12周,模型组骨缺损区可见大量骨小梁形成及成熟的板层骨组织,骨缺损基本修复。对照组骨缺损区仅可见大量编织骨形成,骨缺损尚未得到有效修复。模型组Lane-Sandhu 法 X 射线结合组织学观察评分高于对照组(P <0.05)。生物力学检测结果显示,植入后12周,模型组股骨髁最大压力载荷、载荷/应变比值均高于对照组(P <0.05),最大应变位移较对照组低(P <0.05)。结果证实,骨髓间充质干细胞复合异体骨可有效修复兔股骨髁松质骨缺损,且修复效果明显优于单纯异体骨移植。     

新生小鼠海马神经干细胞体外培养条件下的增殖与分化

背景：神经干细胞移植可用于中枢神经损伤的临床治疗。目的：观察新生小鼠海马神经干细胞在体外培养条件下的增殖和分化。方法：从新生昆明小鼠海马取材,采用机械分离法对原代细胞进行无血清培养,采用机械法复合酶消化法对原代细胞进行传代,以体积分数为10%胎牛血清诱导分化。免疫荧光行巢蛋白、β-微管蛋白Ⅲ和胶质纤维酸性蛋白染色,对培养的细胞进行鉴定。CCK-8法检测神经干细胞增殖能力。结果与结论：从新生小鼠海马分离得到的细胞具有连续传代形成克隆球的能力,克隆球呈巢蛋白免疫反应阳性;加入胎牛血清可诱导分化为β-微管蛋白Ⅲ和胶质纤维酸性蛋白阳性细胞。提示实验成功建立了体外培养新生小鼠海马组织分离和培养神经干细胞的方法,培养的神经干细胞在体外培养条件下保持着自我增殖和分化的潜能。     

神经干细胞培养及其影响因素

背景：神经干细胞移植治疗是中枢神经系统损伤性、难治性疾病研究的热点。如何有效提高神经干细胞存活率、克隆形成率将是其应用的重要基础和前提。目的：探讨影响神经干细胞培养质量的可能因素,为神经干细胞的基础和临床应用研究提供参考。方法：①神经干细胞分离和培养：分离出生24h内SD大鼠的大脑,剪碎离心后以1×108L-1的浓度接种,经含体积分数为10%胎牛血清的DMEM/F12培养基预培养4h后改用无血清条件培养基（DMEM/F12,碱性成纤维细胞生长因子、表皮生长因子、B27）培养,2d或3d换液1次,6d时传代。②神经干细胞鉴定：倒置显微镜下观察细胞形态及生物学特性;免疫组化检测第3代细胞神经巢蛋白表达和诱导分化后神经元特异性烯醇化酶和神经胶质酸性蛋白的表达。结果与结论：出生24h的新生大鼠可获得足量的神经干细胞;血清预培养可提高神经干细胞的增殖和存活率;免疫组化结合血清诱导分化可对培养的神经干细胞进行定性鉴定。取材时间、细胞接种密度、传代时间、细胞因子、血清等多种因素都将影响神经干细胞的培养质量。     

一种获得神经干细胞单细胞的新方法

目的 寻找一种有效分离神经干细胞球以获得单个神经干细胞的方法。方法 应用不同浓度的胰蛋白酶、EDTA及组织培养用酵素(Dispase)分别对神经干细胞进行消化．免疫组织化学技术鉴定其分化。结果 应用Dispase消化神经球．可以得到大量单个神经干细胞，且浓度以2000U／ml为佳；而应用0．25％胰蛋白酶、0．25％胰蛋白酶／0．02?TA混合液消化神经干细胞球则得不到大量状态较好的单细胞。结论 应用Dispase消化神经干细胞球是一种理想的获得神经干细胞单细胞的好方法。