人類幹細胞培育成運動神經細胞
資料來源: Scientists grow critical nerve cells 2005-01-31

  在美國 威斯康星大學 (University of Wisconsin) 工作的中國科學家張素春(音譯, (Su-Chun Zhang) )和李學軍於 2005/01/30 報告說,他們在實驗中已首次成功使用人類胚胎幹細胞分化培育成運動神經元,在幹細胞研究中邁出一大步,這將為科學家醫治或取代人類受損的神經系統提供幫助。這一成果當天發表在 《自然生物技術 Nature Biotechnology 》雜誌網絡版上。

  多年以來,科學家一直嘗試將胚胎幹細胞誘導分化成運動神經元,但都沒有成功。張素春等人的成果:他們可將人類胚胎的幹細胞按照需要而發育成各種形式的細胞,並希望這技術最終將可製成治療各種疾病的藥物,包括神經系統損傷如路葛雷克氏症(即肌肉萎縮脊髓側索硬化症)、脊髓損傷等各種疾病。

運動神經元疾病多發于 50 歲以上的老年人。

  運動神經元將大腦和脊髓的指令傳輸到全身的肌肉組織,協助控制幾乎所有的人體運動,是人類完成各種動作的關鍵一環。運動神經元是專門控制人類肌體運動的神經細胞,有關運動神經元的疾病大多好發在五十歲以上老年人的身上。

  研究人員從人體胚胎中提取幹細胞,並用一系列複雜的化學藥品,使其按照預先設定的培育路徑發展。胚胎幹細胞是構成活組織的基本單元,它們可以成長為人體 220 種不同類型細胞中的任意一種。

  張素春說,他們經過兩年多的研究,發現了胚胎幹細胞分化為神經細胞時有特殊的時間節奏。只有在相當於人類胚胎發育第三周到第四周這一段時間裡,胚胎幹細胞才有可能分化成運動神經元。此外,還必須運用一系列特殊的生長因子和激素來誘導幹細胞,這好比「教育」幹細胞如何正確地分化。

  這一過程要分為幾步。研究人員首先將胚胎幹細胞分化成神經幹細胞,然後使神經幹細胞生長為運動神經元祖細胞,最後才使祖細胞變成運動神經元。結果表明,他們培育的運動神經元具有傳導神經電流的能力,也就是說這種細胞是有效的。

  張素春等人在研究中發現,在胚胎幹細胞分化的上述任何一個環節,時間控制的誤差、誘導物質配方和劑量的差異,都可能使胚胎幹細胞朝其他方向分化。他對新華社記者說:「這一研究最重要的意義,是揭示了胚胎幹細胞分化的一個基本原理,也就是幹細胞必須在特定的時間接受特定的刺激。這對胚胎幹細胞分化成其他神經細胞也很重要。」

  領導這一研究的張素春曾就讀於上海醫科大學,現在擔任威斯康星大學解剖學與神經學系助理教授。 2001 年,他曾率先將胚胎幹細胞培育成神經元祖細胞。而在最新研究中,他的合作者李學軍是其博士後。

  研究人員表示,實驗的下一步計畫是確定新培育出來的神經組織是否能夠跟人體的其它部分取得協調,不過,要在人類身上測試效果,可能還需要好幾年的時間。

科研一大步 臨床一小步:
  中國科學家的這項研究成果對科學進步,特別是對臨床應用究竟意味著什麼?瑞金醫院神經外科主任沈建康教授解讀:用幹細胞定向培養出神經細胞中的運動細胞是在細胞研究中大大進了一步,一旦此項研究成熟到能應用于臨床,也將大大造福神經元損傷類疾病患者。

  據悉,經過多年的科學研究和實踐,研究人員已經証實了神經細胞是可以再生的,並已實現了用幹細胞培育出神經細胞,但定向培育出神經細胞中的運動細胞又進了一步,這意味著研究人員已經能對培育過程進行主動調控。

  神經細胞中有運動細胞、感覺細胞,運動細胞對功能恢複是非常重要的,中國科學家的這項研究,對臨床病人神經功能的恢複是個福音。神經元損傷類疾病不但包括脊髓損傷、肌萎縮性側索硬化症等。目前而言,對這類疾病的治療,患者已經損傷的神經元是不能完全恢複功能的,一般是通過藥物等療法讓受損神經元周圍的神經元取代其部分功能,而一旦這項研究能夠真正走向臨床,理論上將能夠直接完全地取代損傷神經元的功能。

  但專家也指出,要真正由科研走向臨床應用還有很多步驟需要完成。這不但取決于培育的量、成活時間,還要看研究人員能否使培養出的成活細胞與人體細胞成功建立起聯系。

張素春 (Su-Chun Zhang) 聯絡資料:
Waisman Center
UW-Madison
1500 Highland Avenue
Madison, WI 53705
608-265-2543
608-263-5267 (fax)
E-mail: zhang@waisman.wisc.edu
Web: http://www.news.wisc.edu/packages/stemcells/


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資料收集整理: 新竹市脊髓損傷者協會 戚啟禮

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