Nervová kmenová buňka, převážně nediferencovaná buňka pocházející z centrální nervové soustavy. Nervové kmenové buňky (NSC) mají potenciál dávat vznik potomkům, kteří rostou a diferencují se v neurony a gliové buňky (non-neuronální buňky, které izolují neurony a zvyšují rychlost, s jakou neurony vysílají signály).
Dlouhá léta se mělo za to, že mozek je uzavřený, pevný systém. Dokonce ani proslulý španělský neuroanatom Santiago Ramón y Cajal, který v roce 1906 získal Nobelovu cenu za fyziologii za stanovení neuronu jako základní buňky mozku, během své jinak pozoruhodné kariéry neznal mechanismy neurogeneze (vzniku nervové tkáně). Ve druhé polovině 20. století existovalo jen několik objevů, především u potkanů, ptáků a primátů, které naznačovaly regenerační schopnost mozkových buněk. V této době vědci předpokládali, že jakmile je mozek poškozen nebo začne chátrat, nedokáže regenerovat nové buňky tak, jak to dokáží jiné typy buněk, například jaterní a kožní buňky. Mělo se za to, že tvorba nových mozkových buněk v dospělém mozku není možná, protože nová buňka se nikdy nemůže plně začlenit do stávajícího složitého systému mozku. Teprve v roce 1998 byly u člověka objeveny NSC, které byly nejprve nalezeny v oblasti mozku zvané hipokampus, o níž se vědělo, že hraje klíčovou roli při vytváření vzpomínek. Později bylo zjištěno, že NSC jsou aktivní také v čichových bulbech (oblast, která zpracovává čich) a neaktivní a spící v septu (oblast, která zpracovává emoce), striatu (oblast, která zpracovává pohyb) a míše.
Dnes vědci zkoumají léčiva, která by mohla aktivovat spící NSC v případě poškození oblastí, kde se neurony nacházejí. Další směry výzkumu se snaží přijít na způsoby, jak transplantovat NSC do poškozených oblastí a jak je přimět k migraci po celých poškozených oblastech. Další výzkumníci kmenových buněk se snaží odebrat kmenové buňky z jiných zdrojů (např. z embryí) a ovlivnit tyto buňky, aby se vyvinuly v neurony nebo gliové buňky. Nejkontroverznější z těchto kmenových buněk jsou ty získané z lidských embryí, která musí být pro získání buněk zničena. Vědci dokázali vytvořit indukované pluripotentní kmenové buňky přeprogramováním dospělých somatických buněk (buněk těla, s výjimkou spermií a vaječných buněk) pomocí zavedení určitých regulačních genů. Vytvoření přeprogramovaných buněk však vyžaduje použití retroviru, a proto mají tyto buňky potenciál vnést do pacientů škodlivé viry způsobující rakovinu. Embryonální kmenové buňky (ESC) mají úžasný potenciál, protože je lze přeměnit na jakýkoli typ buněk, které se vyskytují v lidském těle, ale je zapotřebí dalšího výzkumu, aby se vyvinuly lepší metody izolace a generování ESC.
Ozdravení po mozkové mrtvici je jednou z oblastí výzkumu, kde bylo zjištěno mnoho o slibných a složitých možnostech léčby kmenovými buňkami. K terapii kmenovými buňkami lze zaujmout dva hlavní přístupy: endogenní přístup nebo exogenní přístup. Endogenní přístup spočívá ve stimulaci dospělých NSC ve vlastním těle pacienta. Tyto kmenové buňky se nacházejí ve dvou zónách dentátového gyru (součást hipokampu) v mozku, dále ve striatu (část bazálních ganglií nacházející se hluboko v mozkových hemisférách), neokortexu (vnější tloušťka vysoce spletité mozkové kůry) a míše. Na modelech potkanů byly po mrtvici podávány růstové faktory (látky zprostředkující růst buněk), jako je fibroblastový růstový faktor 2, vaskulární endoteliální růstový faktor, neurotrofický faktor odvozený od mozku a erytropoetin, ve snaze vyvolat nebo posílit neurogenezi, a tím zabránit poškození mozku a urychlit funkční obnovu. Nejslibnějším růstovým faktorem u potkaních modelů byl erytropoetin, který podporuje proliferaci nervových progenitorových buněk a který prokazatelně indukuje neurogenezi a funkční zlepšení po embolické mrtvici u potkanů. Následovaly klinické studie, v nichž byl erytropoetin podáván malému vzorku pacientů po cévní mozkové příhodě, kteří nakonec vykazovali dramatické zlepšení oproti jedincům ve skupině s placebem. Erytropoetin se ukázal jako slibný také u pacientů se schizofrenií a u pacientů s roztroušenou sklerózou. Je však třeba provést další studie na větších skupinách pacientů, aby se potvrdila účinnost erytropoetinu.
Exogenní terapie kmenovými buňkami spočívá v extrakci, kultivaci in vitro a následné transplantaci kmenových buněk do oblastí mozku postižených cévní mozkovou příhodou. Studie ukázaly, že dospělé NSC lze získat z dentátového gyru, hipokampu, mozkové kůry a subkortikální bílé hmoty (vrstva pod mozkovou kůrou). Skutečné transplantační studie byly provedeny na potkanech s poraněním míchy s použitím kmenových buněk, které byly odebrány z biopsie ze subventrikulární zóny (oblast pod stěnami mozkových dutin vyplněných tekutinou neboli komor) dospělého mozku. Výsledkem biopsie naštěstí nebyly žádné funkční deficity. Byly také provedeny studie na potkanech, při nichž byly do oblastí mozku poškozených cévní mozkovou příhodou transplantovány ESC nebo nervové kmenové buňky a progenitorové buňky (nediferencované buňky; podobné kmenovým buňkám, ale s užšími diferenciačními schopnostmi) odvozené od plodu. V těchto studiích se transplantované NSC úspěšně diferencovaly v neurony a gliové buňky a došlo k určitému funkčnímu zotavení. Hlavní výhradou exogenní terapie však je, že vědci dosud plně nepochopili základní mechanismy diferenciace progenitorových buněk a jejich začlenění do stávajících neuronálních sítí. Kromě toho vědci a kliničtí lékaři zatím nevědí, jak kontrolovat proliferaci, migraci, diferenciaci a přežívání NSC a jejich potomků. Důvodem je skutečnost, že NSC jsou částečně regulovány specializovaným mikroprostředím neboli nikou, ve které se nacházejí.
Probíhá také výzkum hematopoetických kmenových buněk (HSC), které se obvykle diferencují v krevní buňky, ale mohou se také transdiferencovat do nervových linií. Tyto HSC lze nalézt v kostní dřeni, pupečníkové krvi a buňkách periferní krve. Zajímavé je, že bylo zjištěno, že tyto buňky jsou spontánně mobilizovány určitými typy mozkových příhod a mohou být také dále mobilizovány faktorem stimulujícím kolonie granulocytů (G-CSF). Studie G-CSF na potkanech ukázaly, že může vést ke zlepšení funkcí po mrtvici, a klinické studie u lidí se zdají být slibné. Exogenní studie byly provedeny také na potkanech s HSC. V některých studiích byly HSC podávány lokálně v místě poškození, v jiných studiích byly podávány systémově prostřednictvím intravenózní transplantace. Druhý postup je jednoduše proveditelnější a zdá se, že nejúčinnější HSC jsou ty, které pocházejí z periferní krve.
Výzkum, který byl proveden v oblasti terapie kmenovými buňkami pro epilepsii a Parkinsonovu chorobu, také ukazuje slibnost a obtížnost správné kultivace kmenových buněk a jejich zavedení do živého systému. Pokud jde o ESC, studie ukázaly, že jsou schopny diferenciace na dopaminergní neurony (neurony, které přenášejí nebo jsou aktivovány dopaminem), spinální motorické neurony a oligodendrocyty (neuronální buňky spojené s tvorbou myelinu). Ve studiích zaměřených na léčbu epilepsie byly myší nervové prekurzory odvozené z embryonálních kmenových buněk (ESN) transplantovány do hipokampů chronicky epileptických potkanů a kontrolních potkanů. Po transplantaci nebyly zjištěny žádné rozdíly ve funkčních vlastnostech ESN, neboť všechny vykazovaly synaptické vlastnosti charakteristické pro neurony. Ještě však zbývá zjistit, zda ESN mají schopnost přežívat delší dobu v epileptickém hipokampu, diferencovat se v neurony se správnými hipokampálními funkcemi a potlačovat deficity učení a paměti u chronické epilepsie. Na druhou stranu již bylo pozorováno, že NSC u potkanů přežívají a diferencují se do různých funkčních forem neuronů. Není však jasné, zda se NSC mohou diferencovat do různých funkčních forem v odpovídajícím množství a zda mohou správně synapse s hyperexcitabilními neurony za účelem jejich inhibice, a tím omezení záchvatů.
Encyclopædia Britannica, Inc.
Léčba Parkinsonovy choroby je také slibná a naráží na podobné překážky. Byl proveden klinický výzkum transplantace lidské fetální mezencefalické tkáně (tkáň získaná ze středního mozku, který tvoří část mozkového kmene) do striata pacientů s Parkinsonovou chorobou. Tato tkáň je však omezeně dostupná, a proto je transplantace ESC atraktivnější. Výzkum již skutečně ukázal, že transplantovatelné dopaminergní neurony – druh neuronů postižených Parkinsonovou chorobou – lze vytvořit z myších, primátích a lidských ESC. Jeden zásadní rozdíl mezi myšími a lidskými ESC však spočívá v tom, že lidským ESC trvá diferenciace mnohem déle (až 50 dní). Také diferenciační programy pro lidské ESC vyžadují pro rozmnožování zavedení zvířecího séra, což může být v závislosti na zemi v rozporu s některými lékařskými předpisy. Výzkumníci také budou muset přijít na způsob, jak docílit toho, aby dopaminergní progenitorové buňky odvozené od ESC přežily delší dobu po transplantaci. V neposlední řadě je zde otázka čistoty buněčných populací odvozených od ESC; všechny buňky musí být certifikovány jako dopaminergní prekurzorové buňky, aby mohly být bezpečně transplantovány. Nicméně techniky diferenciace a purifikace se s každou studií zlepšují. Vytváření velkých bank čistých a specifických buněčných populací pro transplantaci u lidí skutečně zůstává dosažitelným cílem
.