Te komórki nerwowe są komórkowe szczepów - multipotentne i zdolne do samoodnawiania - którego potencjał różnicowania jest ograniczony do neuronalnych typach komórek, w tym:
Podczas embriogenezy te nerwowe komórki macierzyste są zlokalizowane w komorowej części cewy nerwowej .
Generują wszystkie typy komórek potrzebne ośrodkowemu układowi nerwowemu (z wyjątkiem mikrogleju ) w procesie zwanym neurogenezą .
W przeciwieństwie do tego, co sądzono na początku XX th wieku, neurogenezy nie występuje tylko podczas rozwoju embrionalnego i dojrzewania, ale w dalszym ciągu rozwijać się fizjologicznie całym dorosłym życiu. Sierota receptor jądrowy „TLX” odgrywa rolę w utrzymywaniu i proliferacji komórek macierzystych dorosłych neuronowych przez represję ich różnicowanie do fenotypu gleju.
W ssaków tylko dwa regiony mózgu są znane utrzymać dorosłych nerwowych komórek macierzystych:
W szczurów laboratoryjnych , badania wykazały rolę tych komórek nerwowych macierzystych, w pewnych procesach pamięci , depresji i zapach (zapach) zapamiętywania.
Uważa się, że nerwowe komórki macierzyste istnieją również w obwodowym układzie nerwowym dorosłych.
Wiele medycznych nadziei opiera się na obecności neuronalnych komórek macierzystych w liniach glejowych i neuronalnych u dorosłych, w szczególności w walce z chorobami neurodegeneracyjnymi ( choroba Alzheimera i choroba Parkinsona ) lub ułatwieniu regeneracji neuronów po urazie ( uraz neurologiczny lub niedokrwienie) ).
Nerwowe komórki macierzyste są badane głównie in vitro , przy użyciu systemu hodowli zwanego testem neurosfery, który został opracowany przez Reynoldsa i Weissa. Komórki są ekstrahowane ze strefy potencjalnie neurogennej (lub oczyszczane przy użyciu markerów powierzchniowych lub modyfikacji genetycznych) i umieszczane w hodowli w obecności czynników wzrostu (np. EGF, FGF). Następnie komórki tworzą:
Utworzone neurosfery składają się z heterogenicznych populacji, w tym z wolno dzielących się nerwowych komórek macierzystych (od 1 do 5%) i znacznej większości szybko dzielących się komórek progenitorowych z nestyną. Całkowita liczba tych progenitorów (dzielących się powoli i szybko) określa rozmiar neurosfer. Zatem rozbieżność w wielkości sfer między dwiema populacjami o różnym pochodzeniu może odzwierciedlać różnice w charakterystyce proliferacji, przeżycia i / lub różnicowania. Na przykład delecja integryny β1 nie zapobiega tworzeniu się neurosfer, ale znacznie zmniejsza ich rozmiary: w rzeczywistości brak integryny β1 zwiększa śmierć komórek i zmniejsza proliferację.
Właściwości samoodnawiania i multipotencji nerwowych komórek macierzystych zostały określone głównie przez ten system neurosfer:
Ta charakterystyka in vitro ma jednak ograniczenia i znacznie trudniej jest wykazać szczep komórkowy in vivo .
Czynnik wzrostu naskórka (EGF) i czynnik wzrostu fibroblastów (FGF), czynniki wzrostu dla komórek macierzystych i progenitorowych komórek in vitro , ale inne czynniki syntetyzowane przez macierzystych i progenitorowych w hodowli niezbędne do ekspansji.
Cały układ nerwowy wywodzi się z neuroektodermy, jednej z warstw embrionalnych, która jest określana podczas neurulacji. Tworzy pseudowarstwowy neuroepithelium, który otacza przyszłe komory mózgowe po zamknięciu cewy nerwowej . Nerwowe komórki macierzyste znajdują się u podstawy tej ulotki, na krawędzi komór. Zaczynają wykazywać aktywność neurogenną bardzo wcześnie, około E9-10 (dzień rozwoju embrionalnego) u myszy i uzyskują właściwości gleju promieniowego : są w kontakcie z powierzchnią wierzchołkową i komorową, ale ich ciało komórkowe pozostaje w obszarze komory, co ogranicza komory. Gdy kora gęstnieje, rozszerzenie wierzchołkowe wydłuża się i nadaje komórce tę radialną spolaryzowaną morfologię. Glej radialny charakteryzuje się ekspresją różnych markerów molekularnych, z których niektóre są specyficzne dla linii gleju ( np .: GLAST, BLBP, Nestin, Vimentin, RC1 RC2, a czasem nawet GFAP). To właśnie wtedy, gdy komórki neuroepitelialne przekształcają się w glej radialny, stają się neurogenne i przechodzą od proliferacyjnego podziału symetrycznego do neurogennego podziału asymetrycznego. Komórki gleju promieniowego wytwarzają większość komórek neuronalnych i glejowych w ośrodkowym układzie nerwowym.
Jedną z cech charakterystycznych podziału neurogennego jest międzycynowa migracja jądrowa . Ciało komórki porusza się wzdłuż promieniowego wydłużenia zgodnie z fazą cyklu komórkowego. Przyczyny tego zjawiska nie są jeszcze znane, ale mogą być związane z regulacją ekspozycji na czynniki różnicowania lub proliferacji (np. Ścieżka Notch) lub z optymalizacją przestrzeni w strefie komorowej.
Glej radialny może bezpośrednio generować zróżnicowane komórki, które mają stać się neuronami: neuroblastami. Te neuroblasty migrują wzdłuż promieniowego przedłużenia komórki, która je wygenerowała. Następnie wypełnią korę, różnicując się w neuron postmitotyczny. Glej radialny może również generować pośredni prekursor proliferacyjny, który będzie różnicował się w neurony po kilku cyklach szybkiego podziału, zwiększając w ten sposób liczbę generowanych neuronów.
Cała aktywność neurogenna jest ściśle kontrolowana, aby wygenerować odpowiednią liczbę neuronów. Aktywność neurogenna, a następnie glejogenna, byłaby regulowana w funkcji czasu i przestrzeni, aby wygenerować właściwy typ neuronu we właściwym miejscu. Ta kontrola byłaby przeprowadzana przez działania morfogeniczne i programy transkrypcyjne specyficzne dla każdej części mózgu i rdzenia kręgowego. Jedno z pytań, które wciąż pozostaje bez odpowiedzi, dotyczy tego, czy każdy glej radialny ma możliwość generowania wszystkich różnych populacji gleju i neuronów, czy też istnieją różne populacje gleju radialnego, z których każda ma ograniczony potencjał.
Już w 1960 r. Podejrzewano powstawanie nowych neuronów w części hipokampu w życiu poporodowym iu młodych dorosłych , w szczególności przez Altmana i Dasa w 1965 r. Około 1970 r. André Gernez i jego współpracownicy stwierdzili, że neurogeneza nadal istnieje po urodzenia . Jednak znaczenie tych wyników nie zostało wykorzystane, a temat pozostawał kontrowersyjny przez blisko dwadzieścia lat.
W 1989 roku zespół Sally Temple opisał istnienie multipotencjalnych przodków zdolnych do samoodnawiania w strefie podkomorowej mózgu myszy. W 1992 roku Reynolds i Weiss jako pierwsi wyizolowali nerwowe komórki macierzyste i progenitorowe z „grubej” sekcji prążkowia , zawierającej obszar podkomorowy mózgów dorosłych myszy. W tym samym roku zespół Constance Cepko i Evan Y. Snyder jako pierwszy wyizolował komórki multipotencjalne z móżdżku myszy, transfekował je onkogenem v-myc i ponownie wszczepił do mózgu noworodka. Jego praca utorowała drogę do możliwości generowania nowych komórek nerwowych w mózgu z komórek macierzystych. W 1998 roku Elizabeth Gould z Princeton University wykazała neurogenezę w określonej części hipokampu dorosłej małpy . To samo zjawisko obserwuje zespół Freg Gage z Salk Institute w Kalifornii u ludzi . Od tego czasu komórki macierzyste i progenitorowe zostały wyizolowane z innych obszarów ośrodkowego układu nerwowego, w tym rdzenia kręgowego , u różnych gatunków, w tym ludzi.