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全球首次发现外周神经干细胞,神经科学重大突破

  • 2025年06月25日 00:03
  • 来源:香港大学官网
  • 点击:14 次
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【导读】港大医学院联合德国团队在《自然·细胞生物学》发表研究,首次发现小鼠外周神经干细胞(pNSC),该细胞源自神经管并迁移至四肢、肺部等器官,具备自我更新和多向分化能力且无肿瘤风险。这一发现打破了神经干细胞仅存于中枢系统的传统认知,为帕金森病、脊髓损伤等神经退行性疾病治疗提供了新型安全细胞来源,研究成果入选自然期刊年度论文。
            

神经科学重大突破:全球首次发现中枢神经系统外的“隐藏版”神经干细胞

香港大学李嘉诚医学院(港大医学院)与德国马克斯·普朗克分子生物医学研究所合作的研究团队,近期在《自然·细胞生物学》期刊发表了一项颠覆性研究:首次在实验小鼠体内发现一种存在于中枢神经系统(CNS)之外的新型神经干细胞——外周神经干细胞(pNSC)。这一发现不仅挑战了“神经干细胞仅存在于大脑和脊髓中”的传统认知,还为神经退行性疾病(如帕金森病、阿尔茨海默病)和创伤性损伤的治疗开辟了全新路径。研究团队由港大医学院韩东博士、刘澎涛教授及德国Hans R. Schöler教授共同领导,成果入选《自然》期刊“年度干细胞和发育生物学论文”。以下内容基于权威搜索结果,系统梳理研究核心发现、科学意义及未来前景。


一、研究背景与方法:颠覆传统认知的探索

数十年来,科学界普遍认为哺乳动物的神经干细胞(NSC)仅存在于中枢神经系统(CNS),负责生成神经元和胶质细胞,是神经修复的核心来源。然而,这一观点长期缺乏外周神经系统(PNS)存在干细胞的证据。港大医学院团队联合国际实验室,通过基因追踪技术与干细胞分离技术,在小鼠模型中展开系统性研究:
- 实验模型:利用Sox1-Cre和Sox1-CreERT2转基因小鼠,追踪细胞迁移路径。
- 技术手段:结合全基因组转录分析和表观遗传特征鉴定,从胚胎肢体、肺组织、尾部及成年肺组织中分离细胞。
- 对比验证:将pNSC与中枢神经干细胞(CNS-NSC)及神经嵴干细胞(NCSC)进行形态、分化能力和分子标记对比,排除传统来源混淆。
这一方法首次证实pNSC并非源于神经嵴细胞,而是独立存在于外周组织中的多能干细胞


二、核心发现:外周神经干细胞的特性与起源

1. 细胞起源与迁移路径

研究团队通过基因标记证实,pNSC源自神经管中的Sox1阳性神经上皮细胞(NECs)。在胚胎发育早期,这些细胞从神经管迁移至四肢、肺、尾部及背根神经节等外周器官,并在成年阶段保持未分化状态。例如:
- 在胚胎期小鼠中,pNSC分化为成熟神经元和部分胶质细胞,参与外周神经系统发育。
- 成年小鼠的肺部和尾部组织中,pNSC仍具备活性,挑战了“外周神经细胞无再生能力”的旧理论。

2. 独特生物学特性

pNSC展现出与CNS-NSC高度相似的特性,但具备更易获取的优势:
- 自我更新与分化能力:在体外培养中可无限增殖,并分化为神经元、星形胶质细胞等神经细胞类型,且不形成畸胎瘤(无肿瘤风险)。
- 分子标记一致性:表达神经干细胞特异性标志物(如Sox1),全基因组转录谱和表观遗传特征与大脑NSC匹配。
- 临床可及性:相较于脑源性干细胞,pNSC可从胚胎四肢、新生儿肺组织等易于获取的部位分离,大幅降低临床应用的复杂性。


三、科学意义:挑战传统并开辟治疗新途径

1. 理论突破:重塑神经系统发育认知

  • 颠覆性证据:研究首次证明神经干细胞不仅存在于CNS,pNSC的发现揭示了CNS与PNS之间存在复杂的交互机制,表明神经系统发育比既往认知更为动态。
  • 发育生物学新视角:pNSC的迁移与分化能力,为哺乳动物神经发生(如神经元再生)提供了全新模型,填补了外周神经发育研究的空白。

2. 再生医学的潜在革命

  • 治疗优势:pNSC无需外源基因修饰,即可在体外扩增,为神经退行性疾病提供安全细胞来源。例如:
  • 帕金森病与阿尔茨海默病:通过移植pNSC分化的多巴胺神经元,修复受损脑区。
  • 脊髓损伤与中风:替代损伤的神经细胞,促进功能恢复。
  • 经济与伦理价值:避免胚胎干细胞争议,且提取成本更低,符合再生医学的可持续发展需求。

四、未来展望:从实验室到临床的转化挑战

1. 人类研究的推进计划

团队正探索人类组织是否存在类似pNSC:
- 当前重点:从人体肺、皮肤等外周组织采样,验证pNSC的存在性与分化潜能。
- 临床转化路径:若成功证实,pNSC可成为个性化治疗的基石,例如利用患者自身pNSC避免免疫排斥。

2. 潜在挑战与应对策略

  • 安全性验证:需确保移植后细胞整合的稳定性,避免异常分化(参考港大团队在干细胞安全性方面的历史经验)。
  • 规模化生产:优化体外培养协议,实现临床级细胞量产。
  • 跨学科合作:需联合基因编辑、生物材料等领域,加速疗法落地(如德国马克斯·普朗克研究所的全球合作网络)。

五、结语:开启神经科学新时代

港大医学院与马克斯·普朗克研究所的这项研究,不仅重新定义了神经干细胞的分布版图,还为全球数亿神经疾病患者带来新希望。韩东博士强调:“这一发现将推动再生医学从理论迈向实践。”随着人类研究的深入,pNSC有望成为神经修复的“万能钥匙”,最终实现“无创治疗神经退行性疾病”的愿景。研究详情可查阅《自然·细胞生物学》论文原文(链接)及后续临床进展报告。

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