Neurális őssejt, a központi idegrendszerből származó, nagyrészt differenciálatlan sejt. A neurális őssejtek (NSC) képesek utódsejteket létrehozni, amelyek neuronokká és gliasejtekké (nem neuronális sejtek, amelyek szigetelik az idegsejteket és fokozzák az idegsejtek jelátviteli sebességét) növekednek és differenciálódnak.
Évekig úgy gondolták, hogy az agy zárt, rögzített rendszer. Még a híres spanyol neuroanatómus, Santiago Ramón y Cajal is, aki 1906-ban élettani Nobel-díjat kapott a neuron mint az agy alapvető sejtjének megállapításáért, egyébként figyelemre méltó pályafutása során nem volt tisztában a neurogenezis (az idegszövet kialakulásának) mechanizmusaival. A 20. század második felében csak néhány, elsősorban patkányokon, madarakon és főemlősökön végzett felfedezés utalt az agysejtek regenerációs képességére. Ebben az időszakban a tudósok azt feltételezték, hogy ha az agy megsérül vagy romlani kezd, nem képes új sejteket regenerálni úgy, ahogyan más típusú sejtek, például a máj- és bőrsejtek képesek regenerálódni. Az új agysejtek generálását a felnőtt agyban lehetetlennek tartották, mivel egy új sejt soha nem tudna teljesen beilleszkedni az agy meglévő komplex rendszerébe. Csak 1998-ban fedezték fel az NSC-ket az emberben, először az agy egy hippokampusz nevű régiójában, amelyről tudták, hogy fontos szerepet játszik az emlékek kialakításában. Később azt is megállapították, hogy az NSC-k aktívak a szaglógumókban (a szaglást feldolgozó területen) és szunnyadó és inaktívak a septumban (az érzelmeket feldolgozó területen), a striatumban (a mozgást feldolgozó területen) és a gerincvelőben.
Most a tudósok olyan gyógyszereket vizsgálnak, amelyek aktiválhatják a szunnyadó NSC-ket, ha azok a területek, ahol az idegsejtek találhatók, károsodnak. Más kutatási irányok azt keresik, hogyan lehet az NSC-ket a sérült területekre átültetni, és rávenni őket, hogy vándoroljanak a sérült területeken. Megint más őssejtkutatók arra törekednek, hogy más forrásból (pl. embriókból) vegyenek őssejteket, és befolyásolják ezeket a sejteket, hogy neuronokká vagy gliasejtekké fejlődjenek. Az őssejtek közül a legvitatottabbak az emberi embriókból nyert őssejtek, amelyeket a sejtek kinyeréséhez el kell pusztítani. A tudósoknak sikerült indukált pluripotens őssejteket létrehozniuk felnőtt szomatikus sejtek (a test sejtjei, kivéve a spermiumokat és petesejteket) átprogramozásával, bizonyos szabályozó gének bevitelével. Az átprogramozott sejtek előállításához azonban retrovírus használatára van szükség, ezért ezek a sejtek potenciálisan káros rákkeltő vírusokat juttathatnak a betegekbe. Az embrionális őssejtek (ESC) elképesztő potenciállal rendelkeznek, mivel képesek az emberi szervezetben található bármely sejttípussá alakulni, de további kutatásokra van szükség az ESC-k izolálásának és előállításának jobb módszereinek kifejlesztéséhez.
A stroke gyógyítása az egyik olyan kutatási terület, ahol sok mindent felfedeztek az őssejtterápia ígéretéről és bonyolultságáról. Az őssejtterápia két fő megközelítése lehetséges: az endogén vagy az exogén megközelítés. Az endogén megközelítés a felnőtt NSC-k stimulálására támaszkodik a beteg saját szervezetében. Ezek az őssejtek az agyban a gyrus dentatus (a hippokampusz része) két zónájában, valamint a striatumban (az agyféltekék mélyén elhelyezkedő bazális ganglionok része), a neokortexben (az erősen tekervényes agykéreg külső vastagsága) és a gerincvelőben találhatók. Patkánymodellekben a stroke után növekedési faktorokat (sejtnövekedést közvetítő anyagok), például fibroblaszt növekedési faktor-2-t, vaszkuláris endoteliális növekedési faktort, agyi eredetű neurotrófiai faktort és eritropoetint adtak a neurogenezis kiváltására vagy fokozására, ezáltal megakadályozva az agykárosodást és serkentve a funkcionális felépülést. A patkánymodellekben a legígéretesebb növekedési faktor az eritropoetin volt, amely elősegíti a neurális progenitorsejtek proliferációját, és kimutatták, hogy patkányokban embóliás stroke-ot követően neurogenezist és funkcionális javulást idéz elő. Ezt követték azok a klinikai vizsgálatok, amelyekben az eritropoetint stroke-betegek egy kis mintájának adták, akik végül drámai javulást mutattak a placebocsoportban lévő egyénekhez képest. Az eritropoetin ígéretesnek bizonyult skizofréniában és szklerózis multiplexben szenvedő betegeknél is. Az eritropoetin hatékonyságának megerősítéséhez azonban további vizsgálatokat kell végezni nagyobb betegcsoportokon.
Az exogén őssejtterápiák az őssejtek kivonásán, in vitro tenyésztésén és ezt követő transzplantációján alapulnak az agy stroke által érintett régióiba. Vizsgálatok kimutatták, hogy felnőtt NSC-k nyerhetők a gyrus dentatusból, a hippokampuszból, az agykéregből és a szubkortikális fehérállományból (az agykéreg alatti réteg). Tényleges transzplantációs vizsgálatokat végeztek gerincvelő-sérült patkányokon olyan őssejtek felhasználásával, amelyeket a felnőtt agy szubventrikuláris zónájából (a folyadékkal teli agyüregek (kamrák) fala alatti terület) biopsziáztak. Szerencsére a biopszia nem okozott funkcionális hiányosságokat. Patkányokon is végeztek olyan vizsgálatokat, amelyekben ESC-ket vagy magzati eredetű neurális őssejteket és progenitor sejteket (differenciálatlan sejtek; hasonlóak az őssejtekhez, de szűkebb differenciálódási képességgel rendelkeznek) ültettek át a stroke által károsodott agyi régiókba. Ezekben a vizsgálatokban a beültetett NSC-k sikeresen differenciálódtak neuronokká és gliasejtekké, és némi funkcionális helyreállás következett be. Az exogén terápiákkal kapcsolatban azonban az a fő kifogás, hogy a tudósoknak még nem sikerült teljesen megérteniük a progenitorsejtek differenciálódásának és a meglévő neuronhálózatokba való integrálódásuk mögöttes mechanizmusait. Ezenkívül a tudósok és a klinikusok még nem tudják, hogyan lehet szabályozni az NSC-k és utódaik proliferációját, migrációját, differenciálódását és túlélését. Ez annak köszönhető, hogy az NSC-ket részben az a speciális mikrokörnyezet vagy niche szabályozza, amelyben tartózkodnak.
A vérképző őssejteket (HSC-k) is kutatták, amelyek általában vérsejtekké differenciálódnak, de neurális vonalba is transzdifferenciálódhatnak. Ezek a HSC-k megtalálhatók a csontvelőben, a köldökzsinórvérben és a perifériás vérsejtekben. Érdekes módon ezek a sejtek bizonyos típusú stroke hatására spontán mobilizálódnak, és granulocita kolóniastimuláló faktorral (G-CSF) tovább mobilizálhatók. A G-CSF-fel patkányokon végzett vizsgálatok azt mutatták, hogy az stroke-ot követően funkcionális javuláshoz vezethet, és az embereken végzett klinikai kísérletek ígéretesnek tűnnek. Exogén vizsgálatokat is végeztek patkányokon HSC-kkel. A HSC-ket egyes vizsgálatokban lokálisan adták be a károsodás helyére, más vizsgálatokban pedig intravénás transzplantációval szisztémásan adták be. Az utóbbi eljárás egyszerűen megvalósíthatóbb, és úgy tűnik, hogy a leghatékonyabb HSC-k a perifériás vérből származnak.
Az epilepszia és a Parkinson-kór őssejtterápiáival kapcsolatban végzett kutatások azt is mutatják, hogy az őssejtek megfelelő tenyésztése és élő rendszerbe való bevitele ígéretes és nehéz. Ami az ESC-ket illeti, a vizsgálatok kimutatták, hogy képesek dopaminerg neuronokká (dopamint továbbító vagy dopamin által aktivált neuronok), gerincvelői motoros neuronokká és oligodendrocitákká (a mielin képződéséhez kapcsolódó nem neuronális sejtek) differenciálódni. Az epilepszia kezelésére irányuló vizsgálatok során egér embrionális őssejtekből származó neurális prekurzorokat (ESN-ek) ültettek át krónikusan epilepsziás patkányok és kontrollpatkányok hippokampójába. A transzplantációt követően nem találtak különbséget az ESN-ek funkcionális tulajdonságaiban, mivel mindannyian a neuronokra jellemző szinaptikus tulajdonságokkal rendelkeztek. Azt azonban még meg kell vizsgálni, hogy az ESN-ek képesek-e hosszabb ideig túlélni az epilepsziás hippokampuszban, képesek-e megfelelő hippokampuszfunkciókkal rendelkező neuronokká differenciálódni, és képesek-e elnyomni a krónikus epilepsziában jelentkező tanulási és memóriazavarokat. Ezzel szemben az NSC-kről már megfigyelték, hogy patkányokban túlélnek és különböző funkcionális neuronokká differenciálódnak. Nem világos azonban, hogy az NSC-k képesek-e megfelelő mennyiségben differenciálódni a különböző funkcionális formákká, és hogy képesek-e megfelelően szinapszisba lépni a túlingerelhető neuronokkal, hogy gátolják azokat, és ezáltal megfékezzék a rohamokat.
Encyclopædia Britannica, Inc.
A Parkinson-kór kezelése is ígéretes, de hasonló akadályokba ütközik. Klinikai kutatásokat végeztek emberi magzati mezencephalicus szövet (az agytörzs részét képező középagyból származó szövet) átültetésével Parkinson-páciensek striatájába. Ez a szövet azonban csak korlátozottan áll rendelkezésre, ami az ESC-transzplantációt vonzóbbá teszi. A kutatások már kimutatták, hogy átültethető dopaminerg neuronok – a Parkinson-kórban érintett neuronok fajtája – egér, főemlős és emberi ESC-kből is létrehozhatók. Az egér és a humán ESC-k között azonban az az egyik fő különbség, hogy a humán ESC-k differenciálódása sokkal hosszabb ideig tart (akár 50 napig is). Emellett a humán ESC-k differenciálási programjaihoz állati szérumot kell bevinni a szaporodáshoz, ami országtól függően sérthet bizonyos egészségügyi előírásokat. A kutatóknak ki kell találniuk egy olyan módszert is, amellyel az ESC-ből származó dopaminerg progenitor sejtek a transzplantáció után hosszabb ideig életben maradnak. Végül ott van az ESC-eredetű sejtpopulációk tisztaságának kérdése; minden sejtet dopaminerg prekurzor sejtként kell igazolni, mielőtt biztonságosan átültethetők lennének. Mindazonáltal a differenciálási és tisztítási technikák minden egyes vizsgálattal javulnak. Valójában az emberi transzplantációhoz szükséges tiszta és specifikus sejtpopulációk nagy bankjainak létrehozása továbbra is elérhető cél.