星形胶质细胞因其星状形状而得名，是中枢神经系统中与神经元数量相当的一种脑细胞，但其在脑健康和疾病中的作用知之甚少。许多神经系统疾病是由或导致中枢神经系统中特定细胞的丧失。例如，肌萎缩侧索硬化症（ALS）中的运动神经元丢失、帕金森病中的多巴胺能神经元丢失以及亨廷顿病中的GABA能神经元丢失。对于其他神经退行性疾病，如阿尔茨海默病，其主要特征是负责记忆形成的脑区中细胞的广泛丧失。
尽管许多脑部疾病都表现为特定细胞的丧失，但这些疾病的共同点之一是星形胶质细胞的丧失。有趣的是，在一些涉及ALS的动物研究中，仅在星形胶质细胞中引入致病突变就能产生ALS症状和疾病进展。
移植疗法
新兴证据表明，星形胶质细胞参与了大脑的主要功能，包括稳态和神经网络调节，这些都是日常认知所必需的。一个功能正常的大脑需要健康的星形胶质细胞，因此找到修复或替换受损星形胶质细胞的方法可能有助于治疗神经系统疾病。
细胞替代疗法涉及向患者移植功能性细胞。近年来，在动物疾病模型中关于星形胶质细胞移植的研究取得了令人兴奋的进展，其中一种方法甚至已进入ALS患者的早期临床试验阶段。尽管取得了一些有希望的结果，但治疗成功的程度因研究而异。
我们最近发表在《神经科学杂志》上的研究探讨了移植的星形胶质细胞如何整合到受体中枢神经系统中。我们研究了移植的星形胶质细胞类型、治疗时机和移植途径。
准备星形胶质细胞
首先，我们在培养皿中准备星形胶质细胞，通过从新生小鼠的大脑皮层提取未成熟的星形胶质细胞并扩大细胞群体来实现。为了追踪移植后星形胶质细胞的发展，我们使用了经过基因改造的小鼠的星形胶质细胞，这些细胞发出红色荧光，并将其移植到大脑中星形胶质细胞发出绿色荧光的小鼠体内。
我们发现，移植的星形胶质细胞在移植后最多可存活一年，发育正常并像原生星形胶质细胞一样整合到受体大脑中，只有细微差异。星形胶质细胞依赖于其感知信号和通过细胞表面的受体和离子通道在脑环境中交换物质的能力。移植的星形胶质细胞显示出与原生星形胶质细胞相似的受体和通道数量，大小和复杂度也相似。然而，移植的星形胶质细胞在产生这些受体和离子通道方面需要一段时间才能完全匹配受体小鼠中的星形胶质细胞。
来源、类型和位置
有趣的是，我们还发现移植的星形胶质细胞在受体中的整合受到小鼠年龄的影响，这反映了星形胶质细胞被移植到的细胞环境的成熟度。当星形胶质细胞被移植到幼鼠体内时，它们可以在宿主大脑中更广泛地迁移和扩散。然而，当星形胶质细胞被移植到年轻成年小鼠体内时，它们被限制在移植部位。
大脑和脊髓不同区域的星形胶质细胞表现出非常不同的特征。我们感兴趣的是观察来自大脑某一区域的星形胶质细胞如何整合到另一个区域。结果发现，即使将来自大脑皮层的星形胶质细胞移植到小脑中，它们仍然发育成为皮层星形胶质细胞。因此，移植的星形胶质细胞的来源和类型是重要的，这种内在编程在考虑星形胶质细胞替代疗法时需要考虑。
激动人心的潜力
近年来，越来越多的研究探讨了星形胶质细胞移植的潜力。与我们的发现类似，移植的星形胶质细胞已被发现能与神经元突触形成正常的接触并正常工作。星形胶质细胞移植也被证明可以促进受伤后的脑可塑性和再生，以及在不同动物模型的神经系统疾病中的再生。
因此，这是一种治疗神经系统疾病的有希望且令人激动的策略。通过回答关于移植的星形胶质细胞如何在宿主体内整合的基本问题，我们的研究可以支持开发更有效的细胞疗法，从而改善患者的生活质量。
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