Невронни стволови клетки, до голяма степен недиференцирани клетки, произхождащи от централната нервна система. Невронните стволови клетки (NSC) имат потенциала да пораждат потомствени клетки, които растат и се диференцират в неврони и глиални клетки (неневронални клетки, които изолират невроните и повишават скоростта, с която невроните изпращат сигнали).
стволови клетки: Невронни стволови клетки
Изследванията показват, че в мозъка има и стволови клетки. При бозайниците много малко нови неврони се образуват след раждането, но някои неврони
Години наред се смяташе, че мозъкът е затворена, неподвижна система. Дори известният испански невроанатомист Сантяго Рамон и Каджал, който спечели Нобеловата награда за физиология през 1906 г. за установяване на неврона като основна клетка на мозъка, не беше наясно с механизмите на неврогенезата (образуването на нервна тъкан) по време на иначе забележителната си кариера, Имаше само шепа открития, предимно при плъхове, птици и примати през последната половина на 20 век, които намекваха за регенеративните способности на мозъчните клетки. През това време учените предположиха, че след като мозъкът е повреден или започне да се влошава, той не може да регенерира нови клетки по начина, по който други видове клетки, като клетки на черен дроб и кожа, са в състояние да се регенерират. Счита се, че генерирането на нови мозъчни клетки в мозъка на възрастни е невъзможно, тъй като нова клетка никога не може напълно да се интегрира в съществуващата сложна система на мозъка. Едва през 1998 г. при хора са открити NSC, открити първо в регион на мозъка, наречен хипокампус, който е известен като инструмент за формирането на спомени. По-късно беше установено, че NSCs са активни в обонятелните луковици (зона, която обработва миризма) и спи и неактивни в преградата (област, която обработва емоция), стриатум (зона, която обработва движение) и гръбначния мозък.
Днес учените изследват фармацевтични продукти, които биха могли да активират спящи NSC, в случай че зоните, където се намират невроните, се повредят. Други начини на изследване се стремят да намерят начини за трансплантация на NSC в увредени зони и да ги принудят да мигрират в увредените зони. Други изследователи на стволови клетки се стремят да вземат стволови клетки от други източници (т.е. ембриони) и да повлияят на тези клетки да се развият в неврони или глиални клетки. Най-противоречивите от тези стволови клетки са тези, набавени от човешки ембриони, които трябва да бъдат унищожени, за да се получат клетките. Учените успяха да създадат индуцирани плюрипотентни стволови клетки, като препрограмират соматични клетки за възрастни (клетки на тялото, с изключение на сперматозоидите и яйцеклетките) чрез въвеждането на определени регулаторни гени. Въпреки това, генерирането на препрограмирани клетки изисква използването на ретровирус и следователно тези клетки имат потенциал да въвеждат вредни вируси, причиняващи рак. Ембрионалните стволови клетки (ESCs) притежават невероятен потенциал, тъй като са способни да бъдат превърнати във всякакъв вид клетки, намиращи се в човешкото тяло, но са необходими допълнителни изследвания за разработване на по-добри методи за изолиране и генериране на ESC.
Възстановяването от инсулт е една от изследователските области, където е открито много за обещанието и сложността на терапията със стволови клетки. При терапията със стволови клетки могат да се използват два основни подхода: ендогенен подход или екзогенен подход. Ендогенният подход разчита на стимулиране на NSCs при възрастни в собственото тяло на пациента. Тези стволови клетки се намират в две зони на зъбната гънка (част от хипокампуса) в мозъка, както и в стриатума (част от базалните ганглии, разположени дълбоко в церебралните полукълба), неокортекса (външната дебелина на силно свита мозъчна кора) и гръбначния мозък. При модели на плъхове, растежни фактори (клетки, медииращи растежа), като фибробластен растежен фактор-2, васкуларен ендотелен растежен фактор, мозъчен невротрофичен фактор и еритропоетин се прилагат след инсулти в опит да предизвикат или засилят неврогенезата, като по този начин предотвратява увреждането на мозъка и стимулира функционалното възстановяване. Най-обещаващият растежен фактор при плъховите модели беше еритропоетинът, който насърчава невралната прогенитарна клетъчна пролиферация и е показано, че индуцира неврогенеза и функционално подобрение след емболичен удар при плъхове. Това е последвано от клинични проучвания, при които еритропоетинът е прилаган на малка извадка от пациенти с инсулт, които в крайна сметка са показали драстични подобрения спрямо индивидите в групата на плацебо. Еритропоетинът също е показал обещаващ при пациенти с шизофрения и при пациенти с множествена склероза. Необходими са обаче допълнителни изследвания при по-големи групи пациенти, за да се потвърди ефикасността на еритропоетина.
Терапиите с екзогенни стволови клетки разчитат на екстракция, култивиране in vitro и последваща трансплантация на стволови клетки в регионите на мозъка, засегнати от инсулт. Проучванията показват, че NSCs при възрастни могат да бъдат получени от зъбната вирус, хипокампус, мозъчна кора и подкортикално бяло вещество (слой под мозъчната кора). Направени са реални трансплантационни проучвания при плъхове с увреждане на гръбначния мозък, използвайки стволови клетки, които са били биопсирани от субвентрикуларната зона (зона под стените на напълнените с течност мозъчни кухини или камери) на мозъка на възрастен. За щастие нямаше функционални дефицити в резултат на биопсията. Има също проучвания при плъхове, при които ESC или получени от плода нервни стволови клетки и прогениторни клетки (недиференцирани клетки; подобни на стволови клетки, но с по-тесни възможности за диференциация) са трансплантирани в райони на мозъка, увредени от инсулт. В тези изследвания присадените NSC успешно се диференцират в неврони и глиални клетки и има известно функционално възстановяване. Основното предупреждение при екзогенните терапии е, че учените все още не са разбрали напълно механизмите на диференциация на прогениторните клетки и тяхното интегриране в съществуващите невронни мрежи. Освен това учените и клиницистите все още не знаят как да контролират разпространението, миграцията, диференциацията и оцеляването на NSCs и тяхното потомство. Това се дължи на факта, че NSC са частично регулирани от специализираната микросреда, или ниша, в която живеят.
Направени са изследвания и за хематопоетични стволови клетки (HSCs), които обикновено се диференцират в кръвни клетки, но могат също да бъдат трансдиференцирани в неврални линии. Тези HSC могат да бъдат открити в костния мозък, кръвта от пъпната връв и в периферните кръвни клетки. Интересно е, че е установено, че тези клетки се мобилизират спонтанно от определени видове удари и могат също така да бъдат мобилизирани от стимулиращ фактор гранулоцитна колония (G-CSF). Проучвания на G-CSF при плъхове показват, че той може да доведе до функционално подобрение след инсулт, а клиничните изпитвания при хора изглеждат обещаващи. Извършени са и екзогенни изследвания при плъхове с HSC. HSCs се прилагат локално на мястото на увреждане при някои проучвания или се прилагат системно чрез интравенозна трансплантация в други проучвания. Последната процедура е просто по-осъществима и изглежда, че най-ефективните HSC са тези, получени от периферната кръв.
Изследванията, направени върху терапии със стволови клетки за епилепсия и болест на Паркинсон, също така показват обещанието и трудностите за правилното култивиране на стволови клетки и въвеждането им в жива система. По отношение на ESC, проучванията показват, че те са способни да бъдат диференцирани в допаминергични неврони (неврони, които предават или се активират от допамин), спинални моторни неврони и олигодендроцити (невронни клетки, свързани с образуването на миелин). В проучвания, насочени към лечение на епилепсия, мишини ембрионални стволови клетки невронни предшественици (ESNs) бяха трансплантирани в хипокампите на хронично епилептични плъхове и контролни плъхове. След трансплантацията не са открити различия във функционалните свойства на ESN, тъй като всички те показват синаптичните свойства, характерни за невроните. Все пак остава да се разбере дали ESN имат способността да оцеляват за продължителни периоди в епилептичния хипокамп, да се диференцират в неврони с правилните функции на хипокампата и да потискат дефицита на учене и памет при хронична епилепсия. От друга страна, NSCs вече са наблюдавани да оцелеят и да се диференцират в различни функционални форми на неврони при плъхове. Не е ясно обаче дали NSC могат да се диференцират в различните функционални форми в подходящи количества и дали могат да синапсират правилно с хиперрециклируеми неврони, за да ги инхибират, като по този начин ограничават пристъпите.
Леченията за болестта на Паркинсон също показват обещание и са изправени пред подобни препятствия. Проведени са клинични изследвания върху трансплантацията на човешка фетална мезенцефална тъкан (тъкан, получена от средния мозък, която представлява част от мозъчния ствол) в стриата на пациенти с Паркинсон. Тази тъкан обаче е с ограничена наличност, което прави ESC трансплантацията по-привлекателна. Всъщност, изследванията вече показват, че трансплантируемите допаминергични неврони - видът на невроните, засегнати при болестта на Паркинсон, могат да бъдат генерирани от мишки, примати и човешки ESC. Една от основните разлики между мишките и човешките ESCs обаче е, че човешките ESC отнемат много повече време за разграничаване (до 50 дни). Освен това програмите за диференциация за човешки ESC изискват въвеждането на животински серум, за да се разпространява, което може да наруши определени медицински разпоредби в зависимост от държавата. Изследователите също трябва да измислят начин да получат допаминергични прогениторни клетки, получени от ESC, за да оцелеят за по-дълъг период от време след трансплантацията. И накрая, стои въпросът за чистотата на клетъчните популации, получени от ESC; всички клетки трябва да бъдат сертифицирани като допаминергични прекурсорни клетки, преди да бъдат безопасно трансплантирани. Въпреки това, техниките за диференциране и пречистване се подобряват с всяко изследване. Всъщност, генерирането на големи банки от чисти и специфични клетъчни популации за трансплантация на хора остава постижима цел.
