תאי גזע עצביים

ראיות ניסיוניות לאפשרות של התחדשות תאי מערכת העצבים המרכזית התקבלו הרבה יותר מוקדם מגילוי תאי גזע עובריים במחקרים שהראו את נוכחותם של תאים בניאוקורטקס, בהיפוקמפוס ובפקעות הריח של מוח חולדות בוגרות אשר לוכדים 3H-תימידין, כלומר, מסוגלים לסינתזת חלבונים ולחלוקתם. בשנות ה-60 של המאה הקודמת, ההנחה הייתה שתאים אלה הם מבשרי נוירונים ומעורבים ישירות בתהליכי הלמידה והזיכרון. מעט מאוחר יותר, נחשפה נוכחותן של סינפסות על נוירונים שנוצרו דה נובו והופיעו העבודות הראשונות על השימוש בתאי גזע עובריים לצורך גרימת נוירוגנזה במבחנה. בסוף המאה ה-20, ניסויים עם התמיינות מכוונת של תאי ESC לתאי אב עצביים, נוירונים דופמינרגיים וסרוטונרגיים הובילו לעדכון של הרעיונות הקלאסיים לגבי יכולתם של תאי עצב יונקיים להתחדש. תוצאותיהם של מחקרים רבים הוכיחו באופן משכנע הן את המציאות של ארגון מחדש של רשתות עצביות והן את נוכחות הנוירוגנזה לאורך כל תקופת החיים שלאחר הלידה של האורגניזם היונקי.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]

מקורות של תאי גזע עצביים

תאי גזע עצביים אנושיים מבודדים במהלך ניתוחים באזור התת-חדרי של החדרים הצדדיים ובגירוס המשונן של ההיפוקמפוס, שתאיהם יוצרים נוירוספירות (ספירות עצביות) בתרבית, ולאחר פיזור ויצירתן מראש של האחרונות - כל סוגי התאים העיקריים של מערכת העצבים המרכזית או, במדיום מיוחד, מיקרוספירות חדשות. בתרביות תרחיף של רקמה מנותקת המבודדת מהאזורים הפריוונטריקולריים של המוח העוברי, נוצרות גם נוירוספירות.

סמנים של תאי מוח לא בשלים כוללים נסטין, בטא-טובולין III (סמן שושלת נוירונים), וימנטין, GFAP ו-NCAM, המזוהים באופן אימונוציטוכימי באמצעות נוגדנים חד שבטיים. נסטין (חלבון נוירופילמנט ביניים מסוג IV) מתבטא על ידי תאים נוירו-אקטודרמליים רב-פוטנציאליים. חלבון זה משמש לזיהוי ובידוד תאי אב נוירואפיתליאליים רב-פוטנציאליים מהמערכת העצבים המרכזית באמצעות נוגדנים חד שבטיים Rat-401, שיכולים לזהות עד 95% מתאי צינור העצבי בעוברי חולדות ביום ה-11 להריון. נסטין אינו מתבטא בצאצאים ממוינים של תאי גזע עצביים, אך קיים בתאי אב עצביים מוקדמים, נוירונים פוסטמיטוטיים ונוירובלסטים מוקדמים. סמן זה שימש לזיהוי תאי אב נוירואפיתליאליים ולהוכחת קיומם של תאי גזע במערכת העצבים המרכזית. וימנטין (חלבון נוירופילמנט ביניים מסוג III) מתבטא על ידי תאי אב עצביים וגליאליים, כמו גם נוירונים, פיברובלסטים ותאי שריר חלק. לכן, לשני הסמנים האימונוציטוכימיים חסרה הספציפיות הנדרשת לזיהוי נפרד של תאי גזע ותאי אב עצביים. בטא-טובולין III קובע את הכיוון העצבי של התמיינות תאי גזע, בעוד שאסטרוציטים מסוג I מזוהים על ידי ביטוי GFAP, ואוליגודנדרוציטים מבטאים באופן ספציפי גלקטוצרברוזיד (Ga!C).

FGF2 ו-EGF משמשים כמיטוגנים לתאי אב עצביים, ותומכים בהתפשטות של תאי אב לא ממוינים בתרבית עם היווצרות נוירוספירות. קצב חלוקת תאי גזע עצביים עולה משמעותית תחת השפעת FGF2, כמו גם עם שימוש בשילוב של FGF2 + EGF. השפעות ההתרבות של FGF2 מתווכות על ידי קולטני FGF2-R1. הפרין מגביר את הזיקה של קישור קולטני FGF2 ומשפר באופן דרמטי את השפעתו המיטוגנית על תאי נוירואפיתל. בשלבים המוקדמים של העובר, קולטני FGF2 באים לידי ביטוי בטלנצפלון של חולדה, בעוד שבשלבים מאוחרים יותר, מיקוםם מוגבל לאזור החדר. שיא הביטוי של FGF2-R1 על ידי תאים פוסטמיטוטיים נצפה עם השלמת תקופת הנוירוגנזה המוקדמת. התקופה הראשונית של התפתחות הטלנצפלון מאופיינת ברמה נמוכה של ביטוי קולטן EGF, בעיקר בתאי האזור הגחוני. בשלבים מאוחרים יותר של העובר, ביטוי EGF-R עולה בכיוון הגבי. במוח של מכרסמים, ל-EGF יש זיקה גבוהה לקולטן בטא של גורם הגדילה המתמיר (TGF-beta-R), אליו הוא נקשר באופן מועדף. ראיות עקיפות לתפקיד התפקודי של EGF-R מסופקות על ידי נתונים על דיסגנזה קורטיקלית של המוח הקדמי המתרחשת בתקופה המאוחרת של העובר והאונטוגנזה שלאחר הלידה, ירידה בתפקוד המוח הקדמי, מוות של תאים קורטיקליים ואקטופיה בהיפוקמפוס בעכברי נוקאאוט של גן קולטן EGF. בנוסף, נוכחות TGF-α במצע התזונתי הכרחית לחלוטין להיווצרות נוירוספרות. לאחר הסרת גורמי גדילה מהמצע המותנה, התאים מפסיקים להתחלק ועוברים התמיינות ספונטנית עם היווצרות נוירונים, אסטרוציטים ואוליגודנדרובלסטים.

בהתחשב בכך, איחוד מחדש של תאי גזע מנותקים וטיפוח נוירוספרות מתבצעים במצעים מזינים המכילים EGF ו-FGF בסיסי או FGF2, אך ללא הוספת סרום. הוכח כי EGF גורם להתרבות של תאי גזע באזור התת-אפנדימלי של החדרים הצדדיים, ו-FGF בסיסי מקדם התרבות של תאי גזע של הסטריאטום, ההיפוקמפוס, הניאוקורטקס ועצב הראייה של המוח הבוגר. השילוב של EGF ו-FGF בסיסי הכרחי לחלוטין להתרבות פעילה של תאי גזע המבודדים מהאפנדימה של החדרים השלישי והרביעי של המוח הקדמי, כמו גם מתעלת השדרה של חוט השדרה החזי והמותני.

לאחר הפירוק, תרחיף תאי הגזע העצביים מגודל בצלחות פלסטיק או בצלחות מרובות בארות ללא מצע דביק כדי להגדיל את גודל הנוירוספרות החדשות שנוצרות, מה שלרוב אורך כ-3 שבועות. שיטת הפיזור והרבייה המרובים של נוירוספרות מאפשרת קבלת מספר מספיק של שיבוטים ליניאריים של תאי גזע רב-פוטנציאליים להשתלה תוך-מוחית. עיקרון זה הוא גם הבסיס ליצירת בנק של תאי גזע שבודדו ממוח עוברי אנושי. שיבוטם ארוך הטווח (לאורך מספר שנים) מאפשר קבלת שורות יציבות של תאי גזע עצביים, שמהם נוצרים נוירונים קטכולמינרגיים במהלך התמיינות מושרת.

אם הנוירוספירות אינן מפוזרות ומגודלות על מצעים דביקים במצעים חסרי גורמי גדילה, תאי גזע מתרבים מתחילים להתמיין באופן ספונטני וליצור תאי עצב ותאי גליה המבטאים סמנים של כל סוגי תאי העצב: MAP2, Tau-1, NSE, NeuN, בטא-טובולין III (נוירונים), GFAP (אסטרוציטים) ו-CalC, 04 (אוליגודנדרוציטים). שלא כמו תאי עכבר וחולדה, נוירונים מהווים יותר מ-40% מכלל התאים הממוינים בתרביות תאי גזע עצביים אנושיים (מ-1 עד 5% במכרסמים), אך נוצרים פחות אוליגודנדרוציטים באופן משמעותי, דבר שחשוב מאוד מנקודת מבט של טיפול תאי במחלות דה-מיאלינציה. הבעיה נפתרת על ידי הוספת מצע תרבית B104, אשר מגרה את היווצרותם של תאים מייצרי מיאלין.

כאשר מתרבים תאי אב עצביים ממוחם של עוברים אנושיים במצע המכיל EGF, FGF בסיסי ו-LIF, מספר תאי הקודש משושלת העצב גדל פי 10 מיליון. תאים שגודלו במבחנה שומרים על היכולת לנדוד ולהתמיין לאלמנטים עצביים וגליאליים לאחר השתלה למוח של חולדות בוגרות. עם זאת, in vivo מספר החלוקות של תאי קודש רב-פוטנציאליים מוגבל. צוין שוב ושוב כי גבול הייפליק עבור תא גזע עצבי "בוגר" (כ-50 מיטוזות) עדיין בלתי ניתן להשגה אפילו בניסוי - תאים בצורת נוירוספירות שומרים על תכונותיהם במשך 7 חודשים בלבד ורק לאחר 8 מעברים. ההערכה היא שזה נובע מהמוזרויות של שיטות הפיזור שלהם במהלך המעבר (טריפסיניזציה או פעולה מכנית), אשר מפחיתה בחדות את פעילות ההתרבות של תאים עקב שיבוש קשרים בין-תאיים. ואכן, אם במקום פיזור משתמשים בשיטת חלוקת הנוירוספירות ל-4 חלקים, הכדאיות של התאים במהלך המעבר עולה משמעותית. שיטה זו מאפשרת גידול של תאי גזע עצביים אנושיים במשך 300 ימים. עם זאת, לאחר תקופה זו התאים מאבדים את הפעילות המיטוטית ועוברים ניוון או נכנסים לשלב של התמיינות ספונטנית עם היווצרות נוירונים ואסטרוציטים. על בסיס זה, המחבר סבור ש-30 מיטוזות הן המספר המרבי של חלוקות עבור תאי גזע עצביים בתרבית.

כאשר תאי גזע עצביים אנושיים עוברים תרבית במבחנה, נוצרים בעיקר נוירונים גאבא-ארגיים. ללא תנאים מיוחדים, תאי אב עצביים מולידים נוירונים דופמינרגיים (ההכרחיים לטיפול תאי במחלת פרקינסון) רק במעברים הראשונים, ולאחר מכן כל הנוירונים בתרבית מורכבים אך ורק מתאים גאבא-ארגיים. במכרסמים, IL-1 ו-IL-11, כמו גם שברי קרום תאי עצב, LIF ו-GDNF, גורמים להשראת נוירונים דופמינרגיים במבחנה. עם זאת, גישה מתודולוגית זו הוכחה כלא מוצלחת בבני אדם. אף על פי כן, כאשר נוירונים גאבא-ארגיים מושתלים תוך-מוחיים in vivo, תחת השפעת גורמים מיקרו-סביבתיים, נוצרים תאי עצב בעלי פנוטיפים מתווכים שונים.

חיפוש אחר שילובים של גורמים נוירוטרופיים הראה כי FGF2 ו-IL-1 גורמים להיווצרות של נוירובלסטים דופמינרגיים, אשר, עם זאת, אינם מסוגלים לייצר נוירונים דופמינרגיים. התמיינות של תאי גזע בהיפוקמפוס לנוירונים גלוטמטרגיים מעוררים וניידים GABA-ארגיים מעכבים מתרחשת תחת השפעת נוירוטרופינים, ו-EGF ו-IGF1 גורמים להיווצרות של נוירונים גלוטמטרגיים ו-GABA-ארגיים מתאי אב עצביים של עוברים אנושיים. הוספה סדרתית של חומצה רטינואית ונוירוטרופין 3 (NT3) לתרבית מגבירה משמעותית את ההתמיינות של תאי גזע בהיפוקמפוס בוגרים במוח לנוירונים בעלי אופי מתווך שונה, בעוד ששילוב של גורם נוירוטרופי שמקורו במוח (BNDF), NT3 ו-GDNF יכול לייצר נוירונים פירמידליים בתרביות היפוקמפוס וניאוקורטיקליות.

לפיכך, תוצאותיהם של מחקרים רבים מצביעות על כך, ראשית, תאי גזע ממבני מוח שונים, תחת השפעת גורמי רקמה מקומיים ספציפיים, מסוגלים להתמיין in vivo לפנוטיפים עצביים הטבועים במבנים אלה. שנית, התמיינות ממוקדת של תאי גזע עצביים in vitro באמצעות שיבוט של תאי אב מאפשרת להשיג תאי עצב וגליה עם מאפיינים פנוטיפיים ספציפיים להשתלה תוך-מוחית בצורות שונות של פתולוגיות מוחיות.

אין ספק שתאי גזע פלוריפוטנטיים המבודדים מעוברים או ממערכת העצבים המרכזית של בוגרים יכולים להיחשב כמקור לנוירונים חדשים ולהשתמש בהם בקליניקה לטיפול בפתולוגיה נוירולוגית. עם זאת, המכשול העיקרי לפיתוח השתלת עצב תאית מעשית הוא העובדה שרוב תאי הגזע העצביים אינם מתמיינים לנוירונים לאחר השתלה באזורים לא נוירוגניים של מערכת העצבים המרכזית הבוגרת. כדי לעקוף מכשול זה, מוצעת שיטה חדשנית מקורית מאוד המאפשרת קבלת אוכלוסייה טהורה של נוירונים במבחנה מתאי גזע עצביים עובריים אנושיים לאחר השתלה למערכת העצבים המרכזית של חולדה בוגרת. המחברים מוכיחים כי התמיינות התאים המושתלים בשיטה זו מסתיימת ביצירת נוירונים בעלי הפנוטיפ הכולינרגי, הנובע מהשפעת גורמים של המיקרו-סביבה הסובבת. הטכנולוגיה המוצעת מעניינת מנקודת מבט של פיתוח סוגים חדשים של טיפול מבוסס תאי גזע והחלפת נוירונים שניזוקו עקב פגיעה או מחלה ניוונית, מכיוון שנוירונים כולינרגיים ממלאים תפקיד מוביל בפיתוח תפקודים מוטוריים, זיכרון ולמידה. בפרט, נוירונים כולינרגיים המבודדים מתאי גזע אנושיים יכולים לשמש להחלפת נוירונים מוטוריים שאבדו בטרשת אמיוטרופית צידית או בפגיעות בחוט השדרה. נכון לעכשיו, אין מידע על שיטות לייצור מספר משמעותי של נוירונים כולינרגיים מאוכלוסייה של תאי גזע שנוצרו מראש על ידי מיטוגן. המחברים מציעים שיטה פשוטה למדי אך יעילה לגירוי תאי גזע עצביים עובריים אנושיים ראשוניים שנוצרו מראש על ידי מיטוגן להתפתח לנוירונים טהורים כמעט לאחר השתלה באזורים לא-נוירוגניים ונוירוגניים של מערכת העצבים המרכזית של חולדה בוגרת. התוצאה החשובה ביותר של עבודתם היא המרה של מספר גדול מספיק של תאים מושתלים לנוירונים כולינרגיים כאשר הם מושתלים בקרום האמצעי ובחוט השדרה.

בנוסף, לצורך יצירת תאי גזע עצביים מקליפת המוח העוברית האנושית בת 8 שבועות לנוירונים כולינרגיים במבחנה, מוצע להשתמש בשילובים שונים של הגורמים הטרופיים והיסודות הכימיים הבאים: FGF בסיסי רקומביננטי, EGF, LIF, פפטיד צליל אמינו-טרמינלי של עכבר (Shh-N), חומצה טרנס-רטינואית, NGF, BDNF, NT3, NT4, למינין טבעי והפרין של עכבר. הקו המקורי של תאי גזע עצביים אנושיים (K048) נשמר במבחנה במשך שנתיים ועמד ב-85 מעברים ללא שינויים בתכונות הריבוי וההתמיינות תוך שמירה על קריוטיפ דיפלואידי תקין. נוירוספרות לא מפוזרות של מעברים 19-55 (שבועות 38-52) צופו על פולי-די-ליזין ולמינין ולאחר מכן טופלו בגורמים שהוזכרו לעיל בריכוזים, שילובים ורצפים שונים. השילוב של FGF בסיסי, הפרין ולמינין (בקיצור FHL) נתן אפקט ייחודי. לאחר יום אחד של גידול תאי גזע עצביים עובריים במדיום FHL עם או בלי Shh-N (השילוב של Shh-N + FHL בקיצור SFHL), נצפתה התפשטות מהירה של תאים מישוריים גדולים. כל הפרוטוקולים האחרים של יום אחד (כגון FGF בסיסי + למינין), לעומת זאת, הובילו להתפשטות רדיאלית מוגבלת של תאים בצורת כישור, ותאים אלה לא עזבו את ליבת הנוירוספרות. לאחר 6 ימים של הפעלה ולאחר מכן 10 ימים של התמיינות במדיום המכיל B27, זוהו תאים גדולים דמויי נוירונים רב-קוטביים בקצה הכדורים המופעלים על ידי FHL. בקבוצות פרוטוקול אחרות, רוב התאים דמויי הנוירונים נותרו קטנים ודו-קוטביים או חד-קוטביים. ניתוח אימונוציטוכימי הראה שתאים דו-קוטביים או חד-קוטביים קטנים (< 20 מיקרומטר) היו GABA-ארגיים או גלוטמטרגיים, בעוד שרוב התאים הרב-קוטביים הגדולים הממוקמים בקצה הנוירוספרות המופעלות על ידי FHL היו כולינרגיים, ומבטאים סמנים האופייניים לנוירונים כולינרגיים (Islet-1 ו-ChAT). חלק מהנוירונים הללו ביטאו בו זמנית סינפסין 1. כתוצאה מחמש סדרות של ניסויים בלתי תלויים, מצאו המחברים כי אוכלוסיית התאים הכוללת באזורי השכבה החד-שכבתית התמיינה לנוירונים מסוג TuJ1+ ב-45.5%, בעוד שנוירונים כולינרגיים (ChAT^) היוו רק 27.8% מהתאים של אותה אוכלוסייה. לאחר 10 ימים של התמיינות נוספת במבחנה, בנוסף לנוירונים כולינרגיים, נמצא מספר משמעותי של נוירונים קטנים בנוירוספרות המופעלות על ידי FHL - גלוטמטרגים (6.3%), GABA-ארגיים (11.3%), כמו גם אסטרוציטים (35.2%) ותאים חיוביים לנסטין (18.9%). בעת שימוש בשילובים אחרים של גורמי גדילה, נוירונים כולינרגיים נעדרו, ותאי השוליים של הנוירוספרות יצרו אסטרוציטים או נוירונים קטנים גלוטמטרגיים ו-GABA-ארגיים. ניטור פוטנציאלים רזרבה ופוטנציאלים פעילים באמצעות טכניקת clamp patch של כל התא הראה שלאחר שבעה ימים של הפעלת FHL, לרוב התאים הפוליפולריים הגדולים היה פוטנציאל מנוחה של -29.0 ± 2.0 mV בהיעדר פוטנציאל פעולה. לאחר שבועיים, פוטנציאל המנוחה עלה ל- -63.6±3.0 mV, ופוטנציאלי פעולה נצפו ברגע האינדוקציה של זרמים דה-פולריזטיביים ונחסמו על ידי טטרודוטוקסין בריכוז 1 M, דבר המצביע על הפעילות התפקודית של נוירונים כולינרגיים לא בשלים.

המחברים קבעו עוד כי הפעלת FHL או SFHL במבחנה כשלעצמה אינה גורמת להיווצרות נוירונים בוגרים וניסו לקבוע האם תאי גזע שנוצרו מראש על ידי FHL או SFHL מסוגלים להתמיין לנוירונים כולינרגיים כאשר הם מושתלים למערכת העצבים המרכזית של חולדות בוגרות. למטרה זו, תאים מופעלים הוזרקו לאזור הנוירוגני (היפוקמפוס) ולמספר אזורים לא-נוירוגניים, כולל קליפת המוח הקדם-מצחית, הממברנה האמצעית וחוט השדרה של חולדות בוגרות. התאים המושתלים עקבו באמצעות וקטור CAO-^^p. OCP ידוע כמסמן הן את האולטרה-מבנה התאי והן את התהליכים התאיים (ברמה המולקולרית) ללא דליפה וניתן לראותם ישירות. בנוסף, תאי גזע עצביים המסומנים ב-OCP שומרים על פרופיל של התמיינות עצבית וגליה זהה לזה של תאי גזע שלא עברו טרנספורמציה של המוח העוברי.

שבוע עד שבועיים לאחר השתלת 5 x 104 ^תאי גזע עצביים מופעלים ומסומנים, הם נמצאו בחוט השדרה או במוח של חולדות, כאשר תאי OCD+ ממוקמים בעיקר ליד אתר ההזרקה. תהליכי נדידה ואינטגרציה נצפו כבר חודש לאחר ההשתלה. גבולות הנדידה השתנו בהתאם לאתר ההזרקה: כאשר הוזרקו לקליפת המוח הקדם-מצחית, תאי OCD+ היו ממוקמים במרחק של 0.4-2 מ"מ מאתר ההזרקה, בעוד שבמקרה של השתלה בקרום האמצעי, בהיפוקמפוס או בחוט השדרה, התאים נדדו למרחקים ארוכים בהרבה - עד 1-2 ס"מ. התאים המושתלים היו ממוקמים במבנים מאורגנים מאוד של מערכת העצבים המרכזית, כולל קליפת המוח המצחית, הקרום האמצעי, ההיפוקמפוס וחוט השדרה. אלמנטים עצביים המסומנים ב-OCD נראו כבר בשבוע הראשון לאחר ההשתלה, כאשר מספרם גדל משמעותית חודש לאחר הניתוח. ניתוח סטריאולוגי הראה שיעור הישרדות גבוה יותר של תאים מושתלים במבנים שונים של המוח, בהשוואה לחוט השדרה.

ידוע שברוב הרקמות של האורגניזם היונקי הבוגר נשמרת אוכלוסייה של תאי גזע אזוריים, אשר הפיכתם לתאים בוגרים מווסתת על ידי גורמי רקמה ספציפיים. התפשטות תאי הגזע, התמיינות תאי אב ויצירת פנוטיפים עצביים ספציפיים למבנה מוח נתון in vivo מתבטאים במידה רבה יותר במוח העוברי, דבר הנקבע על ידי נוכחות ריכוזים גבוהים של גורמים מורפוגנטיים של המיקרו-סביבה המקומית - נוירוטרופינים BDNF, NGF, NT3, NT4/5 וגורמי גדילה FGF2, TGF-a, IGF1, GNDF, PDGF.

היכן ממוקמים תאי גזע עצביים?

נקבע כי תאי גזע עצביים מבטאים חלבון גליה חומצי סיבי, אשר בקרב תאים בוגרים של השושלת העצבית נשמר רק על אסטרוציטים. לכן, תאים אסטרוציטיים עשויים להיות עתודת הגזע במערכת העצבים המרכזית הבוגרת. ואכן, נוירונים שמקורם בתאי קדם חיוביים ל-GFAP זוהו בבלוקות הריח ובגירוס המשונן, דבר שסותר רעיונות מסורתיים לגבי תפקיד האב של גליה רדיאלית, שאינה מבטאת GFAP בגירוס המשונן בבגרות. ייתכן שישנן שתי אוכלוסיות של תאי גזע במערכת העצבים המרכזית.

שאלת מיקום תאי הגזע באזור התת-חדרי נותרה גם היא לא ברורה. לדברי מחברים מסוימים, תאים אפנדימליים יוצרים שיבוטים כדוריים בתרבית שאינם נוירוספירות אמיתיות (כמו שיבוטים של תאים תת-אפנדימליים), מכיוון שהם מסוגלים להתמיין רק לאסטרוציטים. מצד שני, לאחר סימון פלואורסצנטי או ויראלי של תאים אפנדימליים, הסמן מזוהה בתאי השכבה התת-אפנדימלית ובפקעות הריח. תאים מסומנים כאלה במבחנה יוצרים נוירוספירות ומתמיינים לנוירונים, אסטרוציטים ואוליגודנדרוציטים. בנוסף, הוכח שכ-5% מהתאים באפנדימה מבטאים סמני גזע - נסטין, Notch-1 ו-Mussashi-1. ההנחה היא שמנגנון המיטוזה האסימטרית קשור לפיזור לא אחיד של קולטן הממברנה Notch-1, וכתוצאה מכך האחרון נשאר על הממברנה של תא הבת הממוקם באזור האפנדימלי, בעוד שתא האם הנודד לשכבה התת-אפנדימלית חסר קולטן זה. מנקודת מבט זו, ניתן להתייחס לאזור הסאב-אפנדימלי כאל אספן של תאי גליה קודמים של נוירונים וגליה הנוצרים מתאי גזע של השכבה האפנדימלית. לדברי מחברים אחרים, רק תאי גליה נוצרים בחלקים הזנביים של האזור הסאב-חדרי, ומקור הנוירוגנזה הם תאי החלק הרוסטרלי-לטרלי. בגרסה השלישית, החלקים הקדמיים והאחוריים של האזור הסאב-חדרי של החדרים הלטרליים מקבלים פוטנציאל נוירוגני שווה ערך.

נראה כי הגרסה הרביעית של ארגון רזרבת הגזע במערכת העצבים המרכזית עדיפה, לפיה נבדלים שלושה סוגים עיקריים של תאי אב עצביים באזור התת-חדרי - A, B ו-C. תאי A מבטאים סמנים עצביים מוקדמים (PSA-NCAM, TuJl) ומוקפים בתאי B, המזוהים כאסטרוציטים על ידי ביטוי אנטיגנים. תאי C, ללא מאפיינים אנטיגניים של נוירונים או גליה, בעלי פעילות פרוליפרטיבית גבוהה. המחבר הוכיח באופן משכנע שתאי B הם מבשרי תאי A ונוירונים דה נובו של פקעות הריח. במהלך הנדידה, תאי A מוקפים בגדילים של תאי אב עצביים, דבר השונה באופן משמעותי ממנגנון הנדידה של נוירובלסטים פוסטמיטוטיים לאורך גליה הרדיאלית במוח העוברי. הנדידה מסתיימת בפקעות הריח עם חלוקה מיטוטית של תאי A ותאי B כאחד, אשר נגזרותיהם משולבות בשכבות התאים הגרנולות ובשכבה הגלומרולרית של אזור הריח של המוח.

במוח העוברי המתפתח חסרים תאים אפנדימליים ממוינים, ודפנות החדר מכילות תאי גזע מתרבים של אזורי הנבט והתת-חדריים החדריים, שם נוירובלסטים וגליובלסטים ראשוניים נודדים. בהתבסס על כך, חלק מהמחברים סבורים כי האזור התת-אפנדימלי של המוח הבוגר מכיל רקמת עצב נבט עוברית מצומצמת המורכבת מאסטרוציטים, נוירובלסטים ותאים לא מזוהים. תאי גזע עצביים אמיתיים מהווים פחות מ-1% מהתאים באזור הנבט של דופן החדר הצידית. בין היתר מסיבה זו, וגם בקשר לנתונים לפיהם אסטרוציטים של האזור התת-אפנדימלי הם מבשרי תאי גזע עצביים, האפשרות של טרנסדיפרנציאציה של אלמנטים גליאליים אסטרוציטיים עם רכישת מאפיינים פנוטיפיים עצביים אינה נשללת.

המכשול העיקרי לפתרון סופי לבעיית לוקליזציה של תאי גזע עצביים in vivo הוא היעדר סמנים ספציפיים לתאים אלה. אף על פי כן, מעניינים מאוד מבחינה מעשית הם הדיווחים על כך שתאי גזע עצביים בודדו מאזורים במערכת העצבים המרכזית שאינם מכילים אזורים תת-אפנדימליים - החדרים השלישי והרביעי של המוח הקדמי, תעלת השדרה של אזורי בית החזה והמותני של חוט השדרה. חשיבות מיוחדת היא העובדה שפגיעה בחוט השדרה מגבירה את התפשטות תאי הגזע האפנדימליים של התעלה המרכזית עם היווצרות תאי אב הנודדים ומתמיינים לאסטרוציטים של צלקת גליומסודרמלית. בנוסף, נמצאו גם תאי מבשר של אסטרו- ואוליגודנדרוציטים בחוט השדרה הלא פגוע של חולדות בוגרות.

לפיכך, נתוני הספרות מדגימים באופן משכנע את נוכחותה של עתודה אזורית במערכת העצבים המרכזית של יונקים בוגרים, כולל בני אדם, של רזרבת גזע אזורית, אשר למרבה הצער, יכולתה הרגנרטיבית-פלסטית מסוגלת לספק רק את תהליכי ההתחדשות הפיזיולוגית עם היווצרות רשתות נוירונים חדשות, אך אינה עונה על צרכי ההתחדשות המתקנת. עובדה זו מציבה את המשימה של חיפוש הזדמנויות להגדלת משאבי הגזע של מערכת העצבים המרכזית באמצעים חיצוניים, משימה שאינה ניתנת לפתרון ללא הבנה ברורה של מנגנוני היווצרות מערכת העצבים המרכזית בתקופה העוברית.

כיום אנו יודעים שבמהלך ההתפתחות העוברית, תאי גזע של צינור העצבי הם המקור לשלושה סוגי תאים - נוירונים, אסטרוציטים ואוליגודנדרוציטים, כלומר נוירונים ונוירוגליה מקורם בתא מקדים יחיד. התמיינות האקטודרם לאשכולות של תאי אב עצביים מתחילה בהשפעת תוצרי הגנים הפרו-עצביים של משפחת bHLH ונחסמת על ידי ביטוי של נגזרות חלבון טרנסממברנלי של קולטני משפחת Notch, אשר מגבילות את הקביעה וההתמיינות המוקדמת של תאי מבשר עצביים. בתורם, הליגנדים של קולטני Notch הם חלבוני דלתא טרנסממברנליים של תאים שכנים, בשל התחום החוץ-תאי שבו מתבצעים מגעים בין-תאיים ישירים עם אינטראקציה אינדוקטיבית בין תאי גזע.

היישום הנוסף של תוכנית הנוירוגנזה העוברית אינו פחות מורכב, ונראה כי הוא צריך להיות ספציפי למין. עם זאת, תוצאות מחקרי השתלת נוירוקסנו מצביעות על כך שלתאי גזע יש שמרנות אבולוציונית בולטת, שבגללה תאי גזע עצביים אנושיים מסוגלים לנדוד ולהתפתח כאשר הם מושתלים במוח חולדה.

ידוע כי למערכת העצבים המרכזית של יונקים יש יכולת נמוכה ביותר להתחדשות תיקון, המאופיינת בהיעדר סימנים כלשהם להופעתם של אלמנטים תאיים חדשים במוח הבוגר כדי להחליף נוירונים שמתו כתוצאה מפציעה. עם זאת, במקרה של השתלת נוירובלסטים, האחרונים לא רק משתילים, מתרבים ומתמיינים, אלא גם מסוגלים להשתלב במבני מוח ולהחליף פונקציונלית נוירונים שאבדו. בעת השתלת תאי אב עצביים שהועברו, ההשפעה הטיפולית הייתה חלשה משמעותית. תאים כאלה הוכחו כבעלי יכולת נדידה נמוכה. בנוסף, תאי אב עצביים אינם משחזרים את הארכיטקטורה של רשתות עצביות ואינם משולבים פונקציונלית במוח הנמען. בהקשר זה, נחקרים באופן פעיל סוגיות של התחדשות פלסטית-תיקון במהלך השתלת תאי גזע עצביים רב-פוטנציאליים שלא נוצרו מראש.

במחקר של מ. אלכסנדרובה ואחרים (2001), בגרסה הראשונה של הניסויים, הנמענים היו חולדות נקבות בוגרות מינית, והתורמים היו עוברים בני 15 יום. קטע של קליפת המוח העורפית הוסר מהנמענים, ורקמה תלויה מכנית של קליפת המוח העוברית המשוערת, המכילה תאי גזע רב-פוטנציאליים של האזורים החדריים והתת-חדריים, הושתלה לחלל. בגרסה השנייה של הניסויים, תאי גזע עצביים של עובר אנושי בן 9 שבועות הושתלו במוח של חולדות בוגרות מינית. המחברים בודדו פיסות רקמה מהאזור הפריוונטריקולרי של המוח העוברי, הניחו אותן במדיום תזונתי F-12, וקיבלו תרחיף תאים על ידי פיפטה חוזרת, ולאחר מכן גידלו אותן במדיום NPBM מיוחד בתוספת גורמי גדילה - FGF, EGF ו-NGF. התאים גודלו בתרבית תרחיף עד שנוצרו נוירוספירות, אשר פוזרו ושתלו שוב בתרבית. לאחר 4 מעברים עם תקופת גידול כוללת של 12-16 ימים, התאים שימשו להשתלה. הנמענים היו גורי חולדות בני עשרה ימים וחולדות ויסטאר בנות חודשיים שהיו בוגרות מינית, אליהן הוזרקו 4 מיקרוליטר של תרחיף תאי גזע עצביים אנושיים לחדר הצידי של המוח ללא דיכוי חיסוני. תוצאות העבודה הראו שתאים מנותקים מאזור החדר והתת-חדרי של האנלאז' העוברי של קליפת המוח של החולדה המשיכו את התפתחותם במהלך ההשתלה האלו-סביבתית למוח הבוגר, כלומר, גורמי המיקרו-סביבה של מוח הנמען הממוין לא חסמו את הצמיחה וההתמיינות של תאי הגזע העצביים של העובר. בשלבים המוקדמים לאחר ההשתלה, תאים רב-פוטנציאליים המשיכו את החלוקה המיטוטית ונדדו באופן פעיל מאזור ההשתלה לרקמת המוח של הנמען. תאים עובריים מושתלים בעלי פוטנציאל נדידה עצום נמצאו כמעט בכל שכבות קליפת המוח של הנמען לאורך מסלול ההשתלה ובחומר הלבן. אורך מסלול הנדידה של תאי עצב היה תמיד קצר משמעותית (עד 680 מיקרומטר) מזה של אלמנטים גליאליים (עד 3 מ"מ). כלי דם ומבני סיבים במוח שימשו כווקטורים מבניים לנדידת אסטרוציטים, כפי שצוין גם במחקרים אחרים.

בעבר, האמינו כי הצטברות של אסטרוציטים מסומנים באזור הנזק לקליפת המוח של המקבל עשויה להיות קשורה להיווצרות מחסום גליה בין רקמות המושתל למקבל. עם זאת, מחקר על מבנה התאים המושתלים הממוקמים בצפיפות הראה כי הציטו-ארכיטקטורה שלהם מאופיינת בכאוס, ללא כל פיזור שכבתי של תאים מושתלים. מידת הסדר של הנוירונים המושתלים התקרבה לזו של תאי קליפת המוח הרגילים רק בהיעדר מחסום גליה בין רקמות התורם למקבל. אחרת, מבנה התאים המושתלים היה לא טיפוסי, והנוירונים עצמם היו נתונים להיפרטרופיה. באמצעות טיפוס נוירו-אימונוכימי של תאים מושתלים, נמצאו נוירונים מעכבים של GABA-ארגי במושתלים וזוהה ביטוי של חלבוני PARV, CALB ו-NPY. כתוצאה מכך, המוח הבוגר שומר על גורמים מיקרו-סביבתיים המסוגלים לתמוך בריבוי, נדידה והתמיינות ספציפית של תאים עצביים רב-פוטנציאליים.

בתרבית של תאי גזע אנושיים שבודדו מאזור המוח הפריבנטריקולרי של עוברים בני 9 שבועות, מצאו מ. אלכסנדרובה ואחרים (2001) מספר רב של תאים מולטיפוטנטיים חיוביים לנסטין במעבר הרביעי, שחלקם כבר עברו התמיינות חוץ גופית והתפתחו בהתאם לסוג הנוירונים, אשר תאמו לתוצאות מחקרים של מחברים אחרים. לאחר השתלה למוח של חולדות בוגרות, תאי הגזע האנושיים שהתורבתו התחלקו בצורה מיטוטית ונדדו לרקמת המוח הקסנוגני של המקבל. בהשתלות התאים, המחברים צפו בשתי אוכלוסיות של תאים - קטנה וגדולה יותר. האחרונה נדדה הן בפרנכימה והן לאורך מבני הסיבים של מוח המקבל למרחקים לא משמעותיים - בטווח של 300 מיקרומטר. היקף נתיב הנדידה הגדול ביותר (עד 3 מ"מ) היה אופייני לתאים קטנים, שחלקם התמיינו לאסטרוציטים, אשר נוצר באמצעות נוגדנים חד שבטיים ל-GFAP. שני סוגי התאים נמצאו בדופן החדר הצידי, דבר המצביע על כך שהתאים המושתלים נכנסו למסלול הנדידה הרוסטרלי. נגזרות אסטרוציטיות של תאי גזע עצביים מבני אדם וחולדות כאחד נדדו בעיקר דרך נימי הדם ומבני הסיבים של מוח הנמען, דבר התואם את הנתונים של מחברים אחרים.

ניתוח של התמיינות תאי גזע אנושיים in vivo באמצעות נוגדנים חד שבטיים ל-GFAP, CALB ו-VIM גילה היווצרות של אסטרוציטים ונוירונים כאחד. שלא כמו תאים בהשתלות חולדות, תאי גזע אנושיים רבים היו חיוביים לוימנטין. כתוצאה מכך, חלק מהתאים הרב-פוטנציאליים האנושיים לא עברו התמיינות. אותם מחברים הראו לאחר מכן שתאי גזע עצביים אנושיים שהושתלו ללא דיכוי חיסוני שורדים במוח החולדה במשך 20 יום לאחר ההשתלה, ללא סימנים של תוקפנות חיסונית מצד האלמנטים הגליים של המוח הבוגר.

נקבע כי אפילו תאי גזע עצביים של דרוזופילה משתילים ועוברים התמיינות במוח של טקסון רחוק מחרקים כמו החולדה. נכונות הניסוי של המחברים אינה מוטלת בספק: שורות דרוזופילה טרנסגניות הכילו גנים לגורמים נוירוטרופיים אנושיים NGF, GDNF, BDNF, שהוכנסו לווקטור CaSper תחת מקדם הלם החום של דרוזופילה, כך שטמפרטורת הגוף של יונקים עוררה אוטומטית את ביטוים. המחברים זיהו תאי דרוזופילה על ידי תוצר הגן גלקטוזידאז חיידקי באמצעות צביעה היסטוכימית X-Gal. בנוסף, התברר שתאי גזע עצביים של דרוזופילה מגיבים באופן ספציפי לגורמים נוירוטרופיים המקודדים על ידי גנים אנושיים: כאשר השתלת תאים של קו דרוזופילה טרנסגני המכיל את הגן gdnf, הסינתזה של טירוזין הידרוקסילאז בתאי הגזע העצביים המבדילים שלו גדלה בחדות, ותאים עם הגן ngf ייצרו באופן פעיל אצטילכולין אסטראז. ההשתלה הקסנו-רפלנטית גרמה לתגובות דומות תלויות גנים בהשתלה אלוטורית של רקמת עצב עוברית שהושתלה יחד איתו.

האם פירוש הדבר שהתמיינות ספציפית של תאי גזע עצביים נגרמת על ידי גורמים נוירוטרופיים שאינם ספציפיים למין? על פי תוצאות המחברים, לגורמים הנוירוטרופיים המייצרים שתל הייתה השפעה ספציפית על גורל השתלים הללו, אשר במקרה זה התפתחו בצורה אינטנסיבית יותר והיו גדולים פי 2-3 בגודלם מאשר השתלים שהוכנסו למוח ללא תוספת של שתלים. כתוצאה מכך, לתאי שתל המכילים גנים של נוירוטרופין, ובפרט הגן המקודד לגורם נוירוטרופי שמקורו בתאי גליה אנושיים (GDNF), יש השפעה לא ספציפית למין על התפתחות השתל בדומה לפעולת הנוירוטרופין המתאים. ידוע ש-GDNF מגביר את הישרדותם של נוירונים דופמינרגיים במוח האמצעי עוברי של חולדה ומשפר את חילוף החומרים של דופמין על ידי תאים אלה, ומשרה התמיינות של תאים חיוביים לטירוזין הידרוקסילאז, משפר את צמיחת האקסונים ומגדיל את גודל גוף התא העצבי. השפעות דומות נצפות גם בנוירונים דופמינרגיים במוח האמצעי של חולדות בתרבית.

נדידה פעילה של תאי גזע עצביים אנושיים נצפית לאחר השתלת תאים עצביים למוח של חולדות בוגרות. ידוע שתהליך הנדידה וההתמיינות של תאי גזע עצביים נשלט על ידי קבוצה של גנים מיוחדים. אות הנדידה היוזם לתא המבשר כדי להתחיל התמיינות ניתן על ידי תוצר החלבון של הפרוטאונקוגן c-ret יחד עם GDNF. האות הבא מגיע מגן mash-1, השולט בבחירת נתיב התפתחות התא. בנוסף, התגובה הספציפית של תאים מתמיינים תלויה גם בקולטן α של הגורם הנוירוטרופי הריסי. לפיכך, בהינתן המבנה הגנטי השונה לחלוטין של תאי גזע עצביים אנושיים קסנוגניים ותאי מוח חולדות מקבלות, יש צורך להכיר לא רק בחוסר הספציפיות למין של גורמים נוירוטרופיים, אלא גם בשמרנות האבולוציונית הגבוהה ביותר של הגנים האחראים להתמיינות הספציפית של אלמנטים גזעיים עצביים.

העתיד יראה האם השתלת זר של חומר עצבי עוברי תהיה אפשרית בפרקטיקה הנוירוכירורגית של טיפול בתהליכים פתולוגיים ניווניים הנגרמים כתוצאה משיבוש סינתזת המיאלין על ידי אוליגודנדרוציטים. בינתיים, הנושאים המטופלים ביותר של השתלת עצב הם אלו הקשורים להשגת תאי גזע עצביים אלוגניים מהמוח העוברי או הבוגר בתרבית, ולאחר מכן התמיינותם המכוונת לנוירובלסטים או נוירונים מיוחדים.

השתלת תאי גזע עצביים

כדי לעודד את התפשטותם והתמיינותם של תאי גזע עצביים של אורגניזם בוגר, ניתן להשתיל רקמת עצבים עוברית. ייתכן שתאי הגזע של רקמת העצבים העוברית שהובאה עם השתל יוכלו בעצמם לעבור התפשטות והתמיינות. ידוע שלאחר פגיעה בעמוד השדרה, מתרחשת התחדשות של מוליכי עצבים באמצעות התארכות של אקסונים פגומים ונבטה מקבילה של אקסונים של תהליכים לא פגועים של נוירונים מוטוריים. הגורמים העיקריים המונעים התחדשות של חוט השדרה הם היווצרות צלקת של רקמת חיבור באזור הנזק, שינויים ניווניים וניווניים בנוירונים מרכזיים, מחסור ב-NGF, ונוכחות של תוצרי פירוק מיאלין באזור הנזק. הוכח כי השתלת סוגי תאים שונים לחוט השדרה הפגוע - שברי עצב השת של בעלי חיים בוגרים, קליפת המוח העורפית העוברית, היפוקמפוס, חוט השדרה, תאי שוואן, אסטרוציטים, מיקרוגליה, מקרופאגים, פיברובלסטים - מקדמת התחדשות של אקסונים פגומים על ידי הנבטה ומאפשרת לאקסונים שנוצרו לאחרונה לגדול דרך אזור הפגיעה בחוט השדרה. הוכח בניסוי כי השתלת רקמת עצבים עוברית לאזור הפגיעה בחוט השדרה, באמצעות פעולת גורמים נוירוטרופיים, מאיצה את צמיחת האקסונים הפגועים, מונעת היווצרות צלקת גליה והתפתחות תהליכים ניווניים וניווניים בנוירונים מרכזיים, בעוד שתאי רקמת העצבים העוברית המושתלת שורדים בחוט השדרה, משתלבים עם רקמות סמוכות ומקדמים צמיחת אקסונים דרך אזור הפגיעה עם היווצרות סינפסות דנדריטים על נוירונים בעמוד השדרה.

תחום זה של רפואה רגנרטיבית-פלסטית זכה להתפתחות הגדולה ביותר באוקראינה הודות לעבודת הצוות המדעי בראשות וי. צימבליוק. ראשית, מדובר במחקרים ניסויים על יעילות השתלת רקמת עצב עוברית בפגיעות בחוט השדרה. במהלך השתלה עצמית של עצב היקפי, המחברים הבחינו בשינויים ההרסניים הבולטים ביותר באזור התפר הדיסטלי, שם ביום ה-30 לאחר הניתוח הם שולבו עם תהליכים תיקון. במהלך השתלת אלו, המצב המורפופונקציונלי של העצב המושתל ביום ה-30 התאפיין בהרס בולט עם ניוון שומני ועמילואידוזיס על רקע חדירת תאי לימפואיד דלקתיים מוקדיים עם ניוון דומיננטי של תאי שוואן. השתלת רקמת עצב עוברית תרמה לשיקום מוליכות חוט השדרה במידה רבה יותר, במיוחד בבעלי חיים שעברו ניתוח במהלך 24 השעות הראשונות לאחר הפציעה: על רקע ירידה בעוצמת התהליכים הדלקתיים וההרסניים, נצפו היפרטרופיה והיפרפלזיה של אלמנטים אולטרה-מבניים של נוירונים בעמוד השדרה המסנתזים חלבונים ומייצרים אנרגיה, היפרטרופיה והיפרפלזיה של אוליגודנדרוציטים, משרעת פוטנציאל הפעולה השרירי שוחזרה ב-50% ומהירות הולכת הדחפים ב-90%. בהערכת יעילות השתלת רקמת עצב עוברית בהתאם לאזור ההשתלה, נמצא כי התוצאות הטובות ביותר נצפו כאשר השתל הוכנס ישירות לאזור הפגיעה בחוט השדרה. עם חיתוך מלא של חוט השדרה, השתלת רקמת עצב עוברית לא הייתה יעילה. מחקרים דינמיים הראו כי הזמן האופטימלי לביצוע השתלת רקמת עצב עוברית הוא 24 השעות הראשונות לאחר פגיעה בחוט השדרה, בעוד שביצוע ניתוח בתקופה של שינויים איסכמיים-דלקתיים משניים בולטים המתרחשים ביום השני-תשיעי לאחר הפציעה צריך להיחשב כבלתי מתאים.

ידוע כי פגיעה מוחית טראומטית חמורה מעוררת הפעלה חזקה וממושכת של חמצון שומנים בשלבים הראשוניים והביניים של התקופה הפוסט-טראומטית, הן ברקמת המוח הפגועה והן בגוף בכללותו, וגם משבשת את תהליכי חילוף החומרים האנרגטי במוח הפגוע. בתנאים אלה, השתלת רקמת עצבים עוברית לאזור הפגיעה הטראומטית מקדמת ייצוב של תהליכי חמצון שומנים ומגבירה את הפוטנציאל של מערכת נוגדי החמצון של המוח והגוף בכללותו, משפרת את ההגנה האנטי-רדיקלית שלה ביום ה-35-60 של התקופה הפוסט-טראומטית. באותה תקופה לאחר השתלת רקמת עצבים עוברית, חילוף החומרים האנרגטי ותהליכי הזרחון החמצוני במוח מנורמלים. בנוסף, הוכח כי ביום הראשון לאחר פגיעה מוחית טראומטית ניסיונית, העכבה של רקמת ההמיספרה הפגועה פוחתת ב-30-37%, והנגדית - ב-20%, דבר המצביע על התפתחות בצקת מוחית כללית. בבעלי חיים שעברו השתלת רקמת עצב עוברית, התפתחות הבצקת התרחשה מהר משמעותית - כבר ביום השביעי, ערך העכבה הממוצע של רקמות ההמיספרה הפגועה הגיע ל-97.8% מרמת הביקורת. יתר על כן, שחזור מלא של ערכי העכבה ביום ה-30 נצפה רק בבעלי חיים שקיבלו השתלת רקמת עצב עוברית.

מותם של נוירונים מסוימים במוח לאחר פגיעה קשה במוח המוח הוא אחד הגורמים העיקריים לסיבוכים פוסט-טראומטיים. נוירונים של המערכות הדופמינרגיות והנוראדרנרגיות המשולבות של המוח האמצעי והמדולה המוארכת רגישים במיוחד לפגיעה. ירידה ברמת הדופמין במתחם הסטריופלידלי ובקליפת המוח מגדילה משמעותית את הסיכון לפתח הפרעות מוטוריות והפרעות נפשיות, מצבים אפילפטיפורמיים וירידה בייצור דופמין בהיפותלמוס יכולים להיות הגורם להפרעות וגטטיביות וסומטיות רבות שנצפו בתקופה הפוסט-טראומטית המאוחרת. תוצאות מחקרים שנערכו בפגיעות מוח מוחיות ניסיוניות מצביעות על כך שהשתלת רקמת עצב עוברית מסייעת בשיקום רמות הדופמין בהמיספרה הפגועה של המוח, דופמין ונוראדרנלין בהיפותלמוס, ובהגברת רמות הנוראדרנלין והדופמין במוח האמצעי והמדולה המוארכת. בנוסף, כתוצאה מהשתלת רקמת עצבים עוברית בהמיספרה הפגועה של המוח של חיות ניסוי, יחס הפוספוליפידים באחוזים מתנרמל ותכולת חומצות השומן עולה (C16:0, C17:0, C17:1, C18:0, C18:1 + C18:2, C20:3 + C20:4, C20:5).

נתונים אלה מאשרים את הגירוי של תהליכים רגנרטיביים-פלסטיים על ידי רקמת עצבים עוברית מושתלת ומצביעים על ההשפעה המתקן-טרופית של ההשתלה על מוחו של המקבל בכללותו.

הניסיון הקליני של צוות מכון AP רומודנוב לנוירוכירורגיה של האקדמיה למדעי הרפואה של אוקראינה בהשתלת רקמת עצב עוברית בשיתוק מוחין, פתולוגיה מורכבת ביותר עם תפקוד מוטורי לקוי חמור, ראוי לתשומת לב מיוחדת. צורות קליניות של שיתוק מוחין תלויות ברמת הנזק למבנים האינטגרליים האחראים על ויסות טונוס השרירים ועל היווצרות סטריאוטיפים מוטוריים. נכון לעכשיו, ישנן ראיות מספיקות התומכות בעובדה ששינויים פתולוגיים במערכת הבקרה המוטורית הסטריופלידלית-תלמוקורטיקלית ממלאים תפקיד חשוב בהפרעות בתפקוד המוטורי ובטונוס השרירים. הקשר הסטריופלידלי של מערכת זו מבצע את פונקציית הבקרה באמצעות ייצור דופמין ניגרוסטריאטלי. המסלול הישיר ליישום הבקרה התלמוקורטיקלית מתחיל מהנוירונים של הפוטמן, מתווך על ידי חומצה גמא-אמינובוטירית (GABA) וחומר P ומוקרן ישירות לאזור המוטורי של המקטע הפנימי של הגלובוס פלידוס והסובסטנציה ניגרה. המסלול העקיף, שהשפעתו מתממשת בהשתתפות גאבא ואנקפלין, מקורו בנוירונים של הפוטמן ומשפיע על גרעיני הגרעינים הבסיסיים דרך רצף של קשרים הכוללים את הקטע החיצוני של הגלובוס פלידוס ואת הגרעין התת-תלמי. הפרעות במוליכות של המסלול הישיר גורמות להיפוקינזיה, בעוד שירידה במוליכות של מבני המסלול העקיף מובילה להיפרקינזיה עם שינויים מקבילים בטונוס השרירים. שלמות מסלולי ההולכה הגאבא-ארגיים ברמות שונות במערכת הבקרה המוטורית ושילוב קשרים דופמינרגיים ברמת הפוטמן חיוניים לוויסות אינטראקציות תלמוקורטיקליות. הביטוי הנפוץ ביותר של פתולוגיה מוטורית בצורות שונות של שיתוק מוחין הוא הפרה של טונוס שרירים ושינוי קשור קשר הדוק בפעילות שרירי הרפלקס.

השתלת רקמת עצב עוברית בשיתוק מוחין דורשת ניתוח יסודי של אופי הנזק למבני המוח. בהתבסס על קביעת רמות הדופמין וה-GABA בנוזל השדרה התת-עכבישי, המחברים פירטו את רמת השיבוש באינטגרציה של מבני מוח פונקציונליים, מה שאפשר לאובייקטיב את תוצאות ההתערבות הכירורגית ולתקן השתלות עצביות חוזרות ונשנות. רקמת עצב עוברית (חומר הפלה של עובר בן 9 שבועות) הושתלה לפרנכימה של קליפת המוח של הקשתות הקדם-מרכזיות של ההמיספרות המוחיות בהתאם לחומרת השינויים האטרופיים. לא נצפו סיבוכים או הידרדרות במצבם של החולים בתקופה שלאחר הניתוח. דינמיקה חיובית נצפתה ב-63% מהחולים עם צורות ספסטיות, ב-82% מהילדים עם צורה אטונית-אסתטית, ורק ב-24% מהחולים עם צורה מעורבת של המחלה. נקבעה השפעה שלילית של רמה גבוהה של נוירו-סנסיטיזציה עם נוכחות נוגדנים עצמיים לחלבונים נוירוספציפיים על תוצאות הניתוח. השתלת רקמת עצב עוברית נמצאה כלא יעילה בחולים בגילאי 8-10 ומעלה, כמו גם במקרים של תסמונת היפרקינטית חמורה ואפילפסיה. מבחינה קלינית, יעילות השתלת רקמת עצב עוברית בחולים עם צורות ספסטיות של שיתוק מוחין באה לידי ביטוי ביצירת מיומנויות סטטו-מוטוריות חדשות ותנועות רצוניות עם תיקון הסטריאוטיפ המוטורי הפתולוגי וירידה במידת הספסטיות, תנוחות וגישות פתולוגיות. המחברים סבורים כי ההשפעה החיובית של השתלת רקמת עצב עוברית היא תוצאה של ההשפעה המנרמלת על הפעילות התפקודית של המבנים הסופרספינמליים המעורבים בוויסות טונוס היציבה והתנועות הרצוניות. יחד עם זאת, ההשפעות הקליניות החיוביות של השתלת רקמת עצב עוברית מלוות בירידה בתכולת הנוירוטרנסמיטרים בנוזל השדרה התת-עכבישי, דבר המצביע על שחזור האינטראקציות האינטגרליות של מבני המוח הפגועים.

ישנה צורה חמורה נוספת של פתולוגיה נוירולוגית - תסמונת אפאלית, שבעיית הטיפול בה, למרבה הצער, רחוקה מפתרון. תסמונת אפאלית היא מצב פוליאטיולוגי תת-אקוטי או כרוני המתרחש כתוצאה מפגיעות אורגניות חמורות במערכת העצבים המרכזית (בעיקר קליפת המוח), ומאופיינת בהתפתחות של פנפרקסיה ופאנגנוזיה עם תפקוד יחסית שמור של מקטעי הגזע הסגמנטליים ותצורות של הקומפלקס הלימבי-רטיקולרי של המוח. מחקרי מעקב (משנה עד 3 שנים) הראו שתסמונת אפאלית אינה אבחנה סופית של נזק מתמשך למערכת העצבים אצל ילדים, אלא הופכת לדמנציה אורגנית או למצב וגטטיבי כרוני. במחלקה לנוירוכירורגיה משקמת של מכון נוירוכירורגיה AP רומודנוב של האקדמיה למדעי הרפואה של אוקראינה, 21 חולים עם השלכות של תסמונת אפאלית עברו השתלת רקמת עצב עוברית. תחת הרדמה כללית, נעשה שימוש בבורר כתר ליצירת חור בור מעל האזור של השינויים האטרופיים הבולטים ביותר שהתגלו על ידי טומוגרפיה ממוחשבת או דימות תהודה מגנטית, ובנוכחות ניוון מפושט של החומר האפור או הלבן, השתל הוחדר לג'יורי הקדם-מרכזי והמרכזי של המוח. לאחר פתיחת הדורה מאטר, פיסות רקמה מהקליפת המוח הסנסומוטורית של עוברים בני 8-9 שבועות הושתלו תוך-קורטיקלית באמצעות מכשיר מיוחד. מספר דגימות הרקמה המושתלות נע בין 4 ל-10, שנקבע על ידי גודל חור הבור וגודל השינויים המקומיים בחומר המוח. שלא כמו סוגים אחרים של פתולוגיה, בתסמונת האפאלית ביקשו המחברים להשתיל כמה שיותר רקמה עוברית באזורים הנגישים ביותר של המוח. הדורה מאטר נתפרה, ובוצע ניתוח פלסטי של פגם הגולגולת. במהלך הניתוח, כל החולים הראו שינויים משמעותיים הן בקליפת המוח (אטרופיה, היעדר פיתולים, שינוי בצבע ובפעימות של חומר המוח) והן בקרום המוח (עיבוי של הדורה מאטר, עיבוי משמעותי של קרום העכביש עם נוכחות כלי דם משלו, איחוי של הקרומים עם חומר המוח הבסיסי). שינויים אלה היו בולטים יותר בחולים עם היסטוריה של נגעים דלקתיים במוח. בחולים שעברו היפוקסיה במערכת העצבים המרכזית, שינויים אטרופיים מפושטים בחומר המוח, במיוחד בקליפת המוח, עם עלייה בחלל התת-עכבישי, שלטו, ללא שינויים משמעותיים בקרום המוח. מחצית מהחולים סבלו מדימום מוגבר של רקמות רכות, עצמות וחומר מוח. לאחר הניתוחים, תוך שישה חודשים עד שלוש שנים, המצב השתפר ב-16 חולים, ונשאר ללא שינוי בחמישה חולים. דינמיקה חיובית נצפתה הן בתחום המוטורי והן בתחום המנטלי. טונוס שרירים ירד אצל עשרה חולים, ב-11 חולים, הפעילות המוטורית גדלה (שיתוק ירד,(שיפור בתיאום התנועות), אצל חמישה ילדים, יכולת המניפולציה של הגפיים העליונות גדלה משמעותית. אצל ארבעה חולים, תדירות וחומרת ההתקפים האפילפטיים פחתו, ואצל ילד אחד לא היו התקפים כלל במהלך כל תקופת התצפית לאחר הניתוח. התוקפנות פחתה אצל שני ילדים, אצל שני חולים עם הפרעות בולבריות קשות, פעולת הבליעה השתפרה, שני ילדים יכלו ללעוס באופן עצמאי כבר שבועיים לאחר הניתוח. נצפתה ירידה בחומרת ההפרעות הנפשיות, תשעה ילדים הפכו רגועים יותר לאחר הניתוח, השינה והריכוז השתפרו אצל שבעה חולים. שלושה חולים עם השלכות של תסמונת אפאלית החלו לזהות את הוריהם, אחד - לבצע הוראות, שניים - לבטא מילים, ואצל שלושה, דרגת הדיסארתריה ירדה. המחברים מציינים כי שיפור ניכר במצבם של החולים מתחיל חודשיים לאחר הניתוח, מגיע למקסימום לאחר 5-6 חודשים, לאחר מכן קצב השיפור מאט ובסוף השנה התהליך מתייצב אצל 50% מהחולים. ההשפעה החיובית של נוירוטרנספלנטציה שימשה כבסיס לניתוח חוזר בשישה חולים עם השלכות של תסמונת אפאלית, אך בהמיספרה השנייה של המוח. הטכניקה והשיטות של ההשתלה השנייה היו זהות לאלו שבניתוח הראשון, אך ההשפעה הקלינית של הניתוח השני הייתה נמוכה יותר, אם כי לא התעוררו סיבוכים חמורים לאחר ההתערבות הכירורגית הראשונה או השנייה. לדברי המחברים, מנגנון ההשפעה הטיפולית של נוירוטרנספלנטציה קשור להשפעה הנוירוטרופית של רקמת העצב העוברית המושתלת, המכילה מספר רב של חומרים פעילים ביולוגית, הורמונליים וחומרים פעילים אחרים המגרים את תיקון הנוירונים שניזוקו ואת ארגון מחדש הפלסטי של רקמת המוח של המקבל. קיימת גם השפעה מפעילה על פעילותם של תאי עצב שנשמרו בעבר מבחינה מורפולוגית, אך איבדו את פעילותם התפקודית עקב המחלה. זוהי ההשפעה הנוירוטרופית המהירה שיכולה להסביר את השיפור בתפקודי הבולברים אצל חלק מהילדים כבר בסוף השבוע הראשון או השני לאחר הניתוח. ההנחה היא שבנוסף לכך, עד החודש השלישי או הרביעי נוצרים קשרים מורפופונקציונליים בין המושתל למוח המארח, שבאמצעותם הנוירו-השתלה מחליפה את תפקודי תאי המוח המתים, המהווים את המצע לשיפור התפקודים המוטוריים והמנטליים של המטופלים. שני ילדים יכלו ללעוס באופן עצמאי כבר שבועיים לאחר הניתוח. נצפתה ירידה בחומרת ההפרעות הנפשיות, תשעה ילדים הפכו רגועים יותר לאחר הניתוח, השינה והריכוז השתפרו אצל שבעה מטופלים. שלושה מטופלים עם השלכות של תסמונת אפאלית החלו לזהות את הוריהם, אחד - לבצע הוראות, שניים - לבטא מילים,בשלושה חולים ירדה דרגת הדיסארתריה. המחברים מציינים כי שיפור ניכר במצבם של החולים מתחיל חודשיים לאחר הניתוח, מגיע למקסימום לאחר 5-6 חודשים, לאחר מכן קצב השיפור מאט ובסוף השנה התהליך מתייצב אצל 50% מהחולים. ההשפעה החיובית של נוירוטרנספלנטציה שימשה כבסיס לניתוח חוזר אצל שישה חולים עם השלכות של תסמונת אפאלית, אך בהמיספרה השנייה של המוח. הטכניקה והשיטה של ההשתלה השנייה היו זהות לאלו שבניתוח הראשון, אך ההשפעה הקלינית של הניתוח השני הייתה נמוכה יותר, אם כי לא היו סיבוכים חמורים לאחר ההתערבות הכירורגית הראשונה או השנייה. לדברי המחברים, מנגנון ההשפעה הטיפולית של נוירוטרנספלנטציה קשור להשפעה הנוירוטרופית של רקמת העצבים העוברית המושתלת, המכילה מספר רב של חומרים פעילים מבחינה ביולוגית, הורמונליים וחומרים פעילים אחרים המגרים את תיקון הנוירונים הפגועים ואת ארגון מחדש הפלסטי של רקמת המוח של המקבל. השפעה מפעילה על פעילותם של תאי עצב שנשמרו בעבר מבחינה מורפולוגית, אך איבדו את פעילותם התפקודית עקב המחלה, אפשרית גם כן. דווקא ההשפעה הנוירוטרופית המהירה היא שיכולה להסביר את השיפור בתפקודי הבולברים אצל חלק מהילדים כבר בסוף השבוע הראשון או השני לאחר הניתוח. ההנחה היא שבנוסף לכך, עד החודש השלישי או הרביעי נוצרים קשרים מורפופונקציונליים בין המושתל למוח המארח, שבאמצעותם הנוירו-השתלה מחליפה את תפקודי תאי המוח המתים, המהווים את המצע לשיפור התפקודים המוטוריים והמנטליים של החולים. שני ילדים הצליחו ללעוס באופן עצמאי כבר שבועיים לאחר הניתוח. נצפתה ירידה בחומרת ההפרעות הנפשיות, תשעה ילדים הפכו רגועים יותר לאחר הניתוח, השינה והריכוז השתפרו אצל שבעה חולים. שלושה חולים עם השלכות של תסמונת אפאלית החלו לזהות את הוריהם, אחד - לבצע הוראות, שניים - לבטא מילים, ואצל שלושה ירדה מידת הדיסארתריה. המחברים מציינים כי שיפור ניכר במצבם של החולים מתחיל חודשיים לאחר הניתוח, מגיע למקסימום לאחר 5-6 חודשים, לאחר מכן קצב השיפור מאט ובסוף השנה התהליך מתייצב אצל 50% מהחולים. ההשפעה החיובית של נוירוטרנספלנטציה שימשה כבסיס לניתוח חוזר בשישה חולים עם השלכות של תסמונת אפאלית, אך בהמיספרה השנייה של המוח. הטכניקה והשיטה של ההשתלה השנייה היו זהות לאלו שבניתוח הראשון, אך ההשפעה הקלינית של הניתוח השני הייתה נמוכה יותר, אם כי לא היו סיבוכים חמורים לאחר ההתערבות הכירורגית הראשונה או השנייה. לדברי המחברים,מנגנון ההשפעה הטיפולית של נוירו-השתלה קשור להשפעה הנוירוטרופית של רקמת העצבים העוברית המושתלת, המכילה מספר רב של חומרים פעילים מבחינה ביולוגית, הורמונליים וחומרים פעילים אחרים, המגרים את תיקון הנוירונים הפגועים ואת ארגון מחדש הפלסטי של רקמת המוח של המקבל. השפעה מפעילה על פעילות תאי עצב שנשמרו בעבר מורפולוגית, אך איבדו את פעילותם התפקודית עקב המחלה, אפשרית גם כן. דווקא ההשפעה הנוירוטרופית המהירה היא שיכולה להסביר את השיפור בתפקודי הבולברים אצל חלק מהילדים כבר בסוף השבוע הראשון או השני לאחר הניתוח. ההנחה היא שבנוסף לכך, עד החודש השלישי או הרביעי, נוצרים קשרים מורפו-פונקציונליים בין המושתל למוח המארח, שבאמצעותם הנוירו-השתלה מחליפה את תפקודי תאי המוח המתים, המהווים את המצע לשיפור התפקודים המוטוריים והנפשיים של המטופלים, למרות שלא התעוררו סיבוכים חמורים לאחר ההתערבות הכירורגית הראשונה או השנייה. לדברי המחברים, מנגנון ההשפעה הטיפולית של נוירו-השתלה קשור להשפעה הנוירוטרופית של רקמת העצבים העוברית המושתלת, המכילה מספר רב של חומרים פעילים מבחינה ביולוגית, הורמונליים וחומרים פעילים אחרים, המגרים את תיקון הנוירונים הפגועים ואת הארגון מחדש הפלסטי של רקמת המוח של המקבל. השפעה מפעילה על פעילותם של תאי עצב שנשמרו בעבר מורפולוגית, אך איבדו את פעילותם התפקודית עקב המחלה, אפשרית גם כן. דווקא ההשפעה הנוירוטרופית המהירה היא שיכולה להסביר את השיפור בתפקודי הבולברים אצל חלק מהילדים כבר בסוף השבוע הראשון או השני לאחר הניתוח. ההנחה היא שבנוסף לכך, עד החודש השלישי או הרביעי, נוצרים קשרים מורפו-פונקציונליים בין המושתל למוח המארח, שבאמצעותם הנוירו-השתלה מחליפה את תפקודי תאי המוח המתים, המהווים את המצע לשיפור התפקודים המוטוריים והנפשיים של המטופלים, למרות שלא התעוררו סיבוכים חמורים לאחר ההתערבות הכירורגית הראשונה או השנייה. לדברי המחברים, מנגנון ההשפעה הטיפולית של נוירו-השתלה קשור להשפעה הנוירוטרופית של רקמת העצבים העוברית המושתלת, המכילה מספר רב של חומרים פעילים מבחינה ביולוגית, הורמונליים וחומרים פעילים אחרים, המגרים את תיקון הנוירונים שניזוקו ואת הארגון הפלסטי של רקמת המוח של המקבל. ייתכנו גם השפעה מפעילה על פעילותם של תאי עצב שנשמרו בעבר מורפולוגית, אך איבדו את פעילותם התפקודית עקב המחלה.דווקא ההשפעה הנוירוטרופית המהירה יכולה להסביר את השיפור בתפקודי הבולברים אצל חלק מהילדים כבר בסוף השבוע הראשון או השני לאחר הניתוח. ההנחה היא שבנוסף לכך, עד החודש השלישי או הרביעי נוצרים קשרים מורפופונקציונליים בין המושתל למוח המארח, שבאמצעותם הנוירו-השתלה מחליפה את תפקודי תאי המוח המתים, המהווים את המצע לשיפור התפקודים המוטוריים והמנטליים של המטופלים.

נחקרה באופן ניסיוני ההשפעה של השתלת רקמת עצב עוברית על ארגון מחדש של קשרים בין-עצביים. המחברים חקרו את דפוסי השיקום של קשרים אקסונליים בין-מודולריים באזור הנזק המכני לקליפת המוח בחולדות לבנות עם ובלי השתלת רקמת עצב עוברית באמצעות התווית הליפופילית הפלואורסצנטית DIL (1,1-dioctadecyl-3,3,33'-tetramethylindocarbocyanine perchlorate) וסריקת לייזר קונפוקלית. נמצא כי החדרת רקמת עצב עוברית לאזור הפגוע מבטיחה את צמיחת האקסונים, אשר לאחר מעברם דרך ההשתלה מתחברים לרקמת המוח הסמוכה, בעוד שללא השתלת רקמת עצב עוברית, אזור הפגוע מהווה מכשול בלתי עביר לגידול אקסונים. בעבודה זו בוצעה השתלת ניאוקורטקס עוברי (יום 15-17 להריון). התוצאות שהתקבלו על ידי המחברים הן עדות נוספת לטובת ההשפעה הפעילה של השתלת רקמת עצב עוברית על ארגון מחדש פוסט-טראומטי של קשרים בין-עצביים של מודולים מבניים ותפקודיים שכנים של קליפת המוח. השתלת רקמת עצב עוברית מספקת שחזור חלקי של קשרים בין אזורים פגועים בקליפת המוח על ידי יצירת תנאים נוחים לגדילת אקסונים באזור הפעולה של הגורמים הנוירוטרופיים של המושתל. קיומה של השפעה כזו הוכח בניסוי ונדונה בספרות כעדות ליכולות פלסטיות גבוהות של המוח הפגוע של בעלי חיים בוגרים מינית. בהקשר זה, השתלת תאים נחשבת כיום כאסטרטגיה טיפולית אופטימלית לשיקום תפקוד מערכת העצבים המרכזית האנושית הפגועה.

הנתונים שהתקבלו על ידי המחברים בנוגע ליעילות השימוש ברקמת עצבים עוברית של המוח כמדיום השתלה אקסוגני לגדילת אקסונים מאשרים את הסיכויים ליצירה ממוקדת של קשרי תקשורת בין אזורים סמוכים שלמים במוח. העבודה על חקר השפעת השתלת רקמת עצבים על הדינמיקה של פרמטרים תפקודיים של מערכת העצבים המרכזית נראית רלוונטית. משימת העבודה הייתה לחקור את השפעת השתלת לוקוס קוארולאוס העוברי (LC) על המדדים המורפופונקציונליים של נוירוני LC ועל הפעילות התנועתית של הנמענים. הנמענים היו חולדות ויסטאר נקבות, והתורמים היו עוברים בני 18 יום של חולדות מאותו שושלת. השתלת LC עוברית בוצעה לחלל החדר השלישי של המוח. מבחינה היסטולוגית, זוהתה השתלת השתל ב-75% מהנמענים. במקרים של השתלת השתל, השתל היה צמוד לדופן החדר, מילא 1/5-2/5 מהלומן שלו, והיה בר קיימא. חודש ו-6 חודשים לאחר הניתוח, רקמת העצבים המושתלת, על פי מאפייניה המורפולוגיים, ייצגה מבנים שהיו נוצרים במהלך התפתחותם האונטוגנטית הרגילה, כלומר, מבני LC. הנתונים שהתקבלו על ידי המחברים מצביעים על כך שבבעלי חיים שאליהם הושתל רשת LC עוברית, הפעילות הדינמית משתנה ופעילות המטריצה של הכרומטין של גרעיני תאי LC עולה. כתוצאה מכך, פעילות הנוירונים של LC שלהם מתעצמת, אך גם השתל המושתל פעיל מבחינה תפקודית. ידוע כי האזור המכונה "לוקומוטורי" של המוח האמצעי חופף כמעט לחלוטין למיקום LC. המחברים סבורים כי הבסיס לשינוי בפעילות המוטורית של חולדות המקבלות הוא הפעלת תאי LC, הן שלהם והן של המושתל, עם שחרור כמות גדולה של נוראפינפרין, כולל במקטעי חוט השדרה. לפיכך, ההנחה היא שהעלייה בפעילות המוטורית בתנאי השתלת LC למוח שלם של בעלי חיים נובעת מנוכחותו של שתל פעיל מבחינה תפקודית המשולב עם מוחו של המקבל ותורם להפעלת הפעילות התנועה בחולדות.

בנוסף, הוכח שתאי נוירואפיתל מושתלים מהיסודות העובריים של הניאוקורטקס וחוט השדרה שורדים ומתמיינים לנוירובלסטים, נוירונים צעירים ובוגרים תוך 1-2 חודשים לאחר השתלתם לעצב השת הפגוע של חולדות בוגרות. במחקר הדינמיקה של התפתחות נוירונים חיוביים ל-NADPH מהיסודות העובריים של הניאוקורטקס וחוט השדרה של חולדות באלוגרפטים הטרוטופיים (עובר חולדה בן 15 יום), התגלתה השתלה של 70 עד 80% מהנוירובלסטים בחתכים אורכיים דרך עצבי השת של חולדות המקבלות, תלוי בתקופת התצפית. נוירובלסטים חד-קוטביים ודו-קוטביים עם גרעינים בהירים מעוגלים ונוקלאולי אחד או שניים החלו להיווצר בשתלים שבוע לאחר הניתוח, שלווה בהיווצרות צבירים. המחברים לא הצליחו לזהות תאים המכילים NADPH דיאפוראז (NADPH-d) בקרב הנוירובלסטים. לאחר 7 ימים, רק אלמנטים תאיים של כלי הדם היו חיוביים ל-NADPH - תאי אנדותל נימיים בעובי המושתל, כמו גם תאי אנדותל ושריר חלק של כלי הדם של עצב השת של המקבל. מכיוון שבתאי שריר חלק בכלי הדם מתרחשת אינדוקציה של NO סינתאז (NOS) תחת השפעת IL-1, המחברים מקשרים את הופעת תאי שריר חלק חיוביים ל-NADPH בכלי הדם של עצב השת עם נוכחות של IL-1 המסונתז בגזעי עצבים פגומים. ידוע כי נוירוגנזה בתנאי השתלה של יסודות מוח עובריים מתרחשת באופן סינכרוני עם התפתחות נוירונים באתר. תוצאות המחקרים המורפולוגיים מצביעות על כך שההתמיינות של כמה אלמנטים עצביים של המושתלים שבעה ימים לאחר ההשתלה תואמת את ההתמיינות של תאים בחלקים דומים של המוח של חולדות שזה עתה נולדו. לפיכך, בתנאי השתלה הטרוטופית לעצב ההיקפי, תאי העצב העובריים המושתלים מפגינים את היכולת לסנתז NADPH-d. במקרה זה, יותר נוירונים המכילים NADPH-d נמצאים בהשתלות חוט שדרה מאשר בהשתלות ניאוקורטקס, אך סינתזת תחמוצת החנקן מתחילה בנוירונים המושתלים מאוחר יותר מאשר במהלך ההתפתחות in situ. במערכת העצבים המרכזית של בעלי חוליות, תאים חיוביים ל-NOS מופיעים כבר בתקופה הטרום לידתית. ההנחה היא ש-NO מקדם היווצרות קשרים סינפטיים במוח המתפתח, ונוכחותם של סיבי עצבים חיוביים ל-NOS המספקים סינתזת NO בנוירובלסטים של הצרבלום מגרה את הנדידה וההתמיינות של נוירונים, שבגללם נוצרת ציטוארכיטקטורה תקינה של המוח. תפקיד חשוב של NO בסינפסוגנזה נקבע בטקטום - רק אותם נוירונים שהיו להם קשרים סינפטיים עם תאי רשתית התבררו כחיוביים ל-NOS.

ידוע כי תחמוצת החנקן היא אחד מווסתים של פעילות המוח, שם היא נוצרת מארגינין תחת השפעת סינתאז NO, בעל פעילות דיאפוראז. במערכת העצבים המרכזית, NO מסונתז בתאי אנדותל של כלי דם, מיקרוגליה, אסטרוציטים ונוירונים בחלקים שונים של המוח. לאחר פגיעה מוחית טראומטית, כמו גם במהלך היפוקסיה ואיסכמיה, נצפית עלייה במספר הנוירונים המכילים NO, שהוא אחד מווסתים של זרימת הדם במוח. בהינתן יכולתו של NO לגרום לסינפסוגנזה, מחקר היווצרות תאים המכילים NO בתנאים של נוירוטרנספלנטציה על רקע נזק טראומטי לרקמת העצבים של המקבל הוא בעל עניין מיוחד.

לא פחות חשוב הוא מחקר ההשפעה של נוירוטרנספלנטציה על הסטריאוטיפ הרפלקס המותנה של התנהגות. בניסויים שבחנו את השפעת השתלה תוך-מוחית ומרוחקת (בין CII ל-CIII) של רקמת לוקוס קוארולאוס עוברית (17-19 ימי הריון) על תהליכי זיכרון ותכולת קטכולאמינים בחולדות עם הרס הניאוקורטקס הפרונטוטמפורלי, הוכח כי נזק אלקטרוליטי לקליפת המוח הפרונטוטמפורלית משבש את הסטריאוטיפ של התגובה הרגשית הרפלקסית המותנית של הימנעות (זיכרון), מחליש את הפעילות הפיזיולוגית, מפחית את תכולת הנוראדרנלין באזור הניאוקורטקס הקרוש, אך מגביר את רמתו בהיפותלמוס, שם נצפית ירידה בריכוז האדרנלין, אם כי כמותו בדם ובבלוטת יותרת הכליה עולה.

כתוצאה מהשתלה תוך-מוחית של רקמת לוקוס קוארולאוס עוברית, הסטריאוטיפ של תגובת הימנעות רגשית רפלקסית מותנית, שהופרעה על ידי נזק אלקטרוליטי לאזורים הפרונטוטמפורליים של קליפת המוח, משוחזר ב-81.4% מבעלי החיים, תכולת האדרנלין בתצורה הרשתית של המוח האמצעי, ההיפותלמוס והניאוקורטקס מנורמלת, ורמתו בהיפוקמפוס אף עולה, בשילוב עם ירידה בריכוז האדרנלין בדם.

השתלה מרחוק של רקמת לוקוס קוארולאוס עוברית לא רק משקמת את הסטריאוטיפ המופרע של תגובת הימנעות רגשית רפלקסית מותנית בחולדות עם נזק אלקטרוליטי לקליפת המוח הקדמית-טמפורלית, אלא גם מגבירה את תכולת הנוראדרנלין והאדרנלין, בעיקר בהיפותלמוס, בדם, בבלוטת יותרת הכליה ובלב. ההנחה היא שזה נובע מוסקולריזציה של המושתל, חדירת נוירוטרנסמיטרים לזרם הדם, מעברם דרך מחסום הדם-מוח והפעלת מנגנוני קליטה חוזרת של אדרנלין ונוראדרנלין לפי סוגי קליטה 1, 2, 3. המחברים סבורים כי ייצוב ארוך טווח של רמת הנוראדרנלין בתנאי השתלה ותפקוד המושתל יכול להיחשב כתופעה של שחרור הדרגתי שלו במינונים מינימליים על ידי נוירונים של לוקוס קוארולאוס.

השפעות קליניות חיוביות של השתלת רקמת עצב עוברית עשויות לנבוע גם מיכולתן של האחרונות להשפיע על תהליכי הגידול בכלי הדם, שבוויסותם משתתפים באופן ישיר גורמי גדילה וציטוקינים. התפתחות כלי הדם מופעלת על ידי גורמי גדילה אנגיוגנים - גורם גדילה אנדותליאלי בכלי דם (VEGF), FGF, PDGF ו-TGF, המסונתזים במהלך איסכמיה, אשר משמשת כרגע ההתחלה של אנגיוגנזה. הוכח כי דלדול פוטנציאל הגדילה בכלי הדם מתרחש במהלך תהליך ההזדקנות של הגוף, אשר ממלא תפקיד משמעותי בפתוגנזה של מחלות כמו מחלת לב כלילית וטרשת עורקים מחיקה של הגפיים התחתונות. איסכמיה של רקמות מתפתחת גם במחלות רבות אחרות. החדרת גורמי אנגיוגנים לאזורים איסכמיים (אנגיוגנזה טיפולית) מגרה את צמיחת כלי הדם ברקמות איסכמיות ומשפרת את המיקרו-סירקולציה עקב התפתחות זרימת דם נלווה, אשר בתורה מגבירה את הפעילות התפקודית של האיבר הפגוע.

VEGF ו-FGF נחשבים למבטיחים ביותר לשימוש קליני. תוצאות המחקרים האקראיים הראשונים היו מעודדות, במיוחד אם נבחרו נכון המינונים ושיטות מתן הגורמים האנגיוגניים האופטימליים. בהקשר זה, בוצעה הערכה ניסיונית של הפעילות האנגיוגנזית של תמצית שבודדת מרקמת מוח עוברית אנושית. בעבודה נעשה שימוש בחומר שהופל שהושג בשבוע העשרים להריון ועובד לפי השיטה של I. Maciog et al. (1979) כפי ששונה על ידי IC ANRF. תרופה זו היא אנלוג של "תוסף צמיחת תאי אנדותל" ("Sigma") והיא תערובת טבעית של גורמים אנגיוגניים אנושיים, הכוללת VEGF ו-FGF. הניסויים בוצעו על חולדות עם מודלים של איסכמיה של רקמת הגפיים האחוריות ושריר הלב. בהתבסס על מחקר פעילות פוספטאז אלקליין בבעלי חיים ניסיוניים שקיבלו תמצית של רקמת עצב עוברית, נמצאה עלייה במספר הנימים ליחידת שטח של שריר הלב - הן בחתכים אורכיים והן בחתכים רוחביים של הלב. הפעילות האנגיוגנית של התכשיר באה לידי ביטוי במתן ישיר לאזור האיסכמי, כמו גם במקרה של מתן סיסטמי (תוך-שרירי), מה שהוביל לירידה בשטח הממוצע של הצלקת לאחר האוטם.

בכל גרסה של השתלת רקמת עצבים עוברית, חשוב ביותר לבחור נכון את גיל ההיריון של החומר העוברי המושתל. ניתוח השוואתי של יעילות ההכנות של תאים מהמזנצפלון הגחוני העוברי של עוברי חולדות בני 8, 14 ו-16-17 ימים, שלושה חודשים לאחר השתלה עצבית תוך-סטריאטלית לחולדות בוגרות עם פרקינסון, במבחן האוטומטי של אסימטריה מוטורית מושרה על ידי אפומורפין, גילה יעילות גבוהה משמעותית של הכנות תאי CNS מעוברים בני 8 ימים והיעילות הנמוכה ביותר מרקמת עצבים עוברית בת 16-17 ימים. הנתונים שהתקבלו תאמו את תוצאות הניתוח ההיסטומורפולוגי, בפרט, עם גודל ההשתלות, חומרת תגובת הגליה ומספר הנוירונים הדופמינרגיים בהם.

הבדלים בהשפעה הטיפולית של תאי רקמת עצבים עובריים עשויים להיות קשורים הן למידת חוסר הבשלות והן למידת המחויבות של התאים עצמם והן לתגובות השונות שלהם לגורמי גדילה המשתחררים באזור הנזק המושרה לנוירונים דופמינרגיים. בפרט, ההשפעה של EGF ו-FGF2 על התפתחות תאי גזע עצביים טלנצפליים in vivo מתרחשת בשלבים שונים של העובר. תאים נוירואפיתליאליים של עוברי עכברים בני 8.5 ימים, כאשר הם מתורבתים in vitro במדיום נטול סרום, מתרבים בנוכחות FGF2, אך לא EGF, אליו מגיבים רק אוכלוסיות של תאי גזע שבודדו ממוחם של עוברים בשלבי התפתחות מאוחרים יותר. במקביל, תאי גזע עצביים מתרבים בתגובה לכל אחד מהמיטוגנים הללו ומשפרים באופן אדיטיבי את הצמיחה במקרה של הוספת EGF ו-FGF2 לתרבית עם צפיפות זריעת תאים נמוכה. תאי גזע עצביים המגיבים ל-EGF מאזורי הנבט של עוברי עכברים בני 14.5 ימים נחשבים לצאצאים ליניאריים של תאי גזע עצביים המגיבים ל-FGF המופיעים לראשונה לאחר 8.5 ימי הריון. הפנוטיפ הפוטנציאלי של תאי גזע ותאי אב עצביים תלוי בהשפעה המורכבת של המיקרו-סביבה שלהם. אימונופנוטיפינג של תאים עצביים מאזורי הפרי-וונטריקולריות וההיפוקמפוס של עוברים אנושיים בני 8-12 ו-17-20 שבועות באמצעות ציטופלואורומטריית זרימה גילתה שונות משמעותית הקשורה הן לגיל ההיריון והן למאפיינים קונסטיטוציוניים אינדיבידואליים של החומר הביולוגי של התורם. כאשר תאי אב עצביים אלה מעובדים במדיום סלקטיבי נטול סרום עם EGF, FGF2 ו-NGF, נוצרות נוירוספירות בקצב שתלוי באופן משמעותי בגיל ההיריון. תאים מחלקים שונים של המוח של עוברים אנושיים בני 5-13 שבועות, כאשר עוברים תרבית קצרה עם FGF2 בתרבית חד-שכבתית על מצע למינין בנוכחות כמויות זעירות של גורמי גדילה, שומרים על התרבות במשך 6 שבועות עם אחוז גבוה של תאים חיוביים לנסטין על רקע היווצרות ספונטנית של תאים עם סמנים של שלושת קווי ההתמיינות העצבית. תאים שבודדו מהמזנצפלון של עובר אנושי בתקופת הריון העולה על 13 שבועות, מתרבים תחת השפעת EGF וגם יוצרים נוירוספירות. אפקט סינרגטי הושג באמצעות שילוב של EGF ו-FGF2. התרבות העזה ביותר של תאי גזע עצביים עם היווצרות נוירוספירות נצפית בעת תרבית רקמת קליפת המוח של עוברים אנושיים בני 6-8 שבועות בנוכחות EGF2, IGF1 ו-5% סרום סוסים על מצע עם פיברונקטין.

יש לציין כי השאלות הנוגעות לגיל ההיריון ולחתך מערכת העצבים המרכזית העוברית, אשר רקמתה עדיפה לשימוש לצורך נוירוטרנספלנטציה, נותרות פתוחות. את התשובות להן יש לחפש בנוירוגנזה של המוח המתפתח, הנמשכת לאורך כל התקופה הטרום לידתית - בתקופה בה האפיתל של הצינור העצבי יוצר מבנה רב שכבתי. ההערכה היא שמקור תאי הגזע והנוירונים החדשים הוא גליה רדיאלית, המורכבת מתאים מוארכים בעלי תהליכים ארוכים המכוונים רדיאלית יחסית לדופן שלפוחיות המוח ונוגעים במשטח הפנימי של החדרים ובמשטח הפיאלי החיצוני של דופן המוח. בעבר, גליה רדיאלית הייתה ניחנה רק בפונקציה של מערכת עצבית שלאורכה נוירובלסטים נודדים מהאזור הגחוני לחלקים השטחיים, והיא גם מילאה תפקיד שלדי בתהליך יצירת הארגון הלמינרי הנכון של קליפת המוח. כיום נקבע כי ככל שההתפתחות מתקדמת, גליה רדיאלית מתמיינת לאסטרוציטים. חלק משמעותי ממנו אצל יונקים מצטמצם מיד לאחר הלידה, אולם אצל מיני בעלי חיים בהם גליה רדיאלית נשמרת עד לבגרות, נוירוגנזה מתרחשת באופן פעיל בתקופה שלאחר הלידה.

בתרבית, תאי גליה רדיאליים מהניאוקורטקס העוברי של מכרסמים יצרו נוירונים ותאי גליה, כאשר הנוירונים נוצרו בעיקר בגיל ההיריון של 14 עד 16 יום של התפתחות העובר (תקופת העוצמה המקסימלית של נוירוגנזה בקליפת המוח של עכברים וחולדות). ביום ה-18 של העובר, ההתמיינות עברה לכיוון היווצרות אסטרוציטים עם ירידה משמעותית במספר הנוירונים החדשים שנוצרו. סימון in situ של תאי גליה רדיאליים באמצעות GFP אפשר לזהות חלוקה אסימטרית של תאים מסומנים בחלל שלפוחיות המוח של עוברי חולדות בני 15 עד 16 יום עם הופעת תאי בת בעלי מאפיינים אימונולוגיים ואלקטרופיזיולוגיים של נוירובלסטים. ראוי לציין כי, על פי תוצאות התצפיות הדינמיות, הנוירובלסטים המתפתחים משתמשים בתא האם של תאי גליה רדיאליים לצורך נדידה אל פני השטח של המוח.

הסמן האנדוגני של גליה רדיאלית הוא חלבון הפילמנט הביניים נסטין. באמצעות שיטת מיון זרימה פלואורסצנטית של תאים המסומנים ברטרו-וירוס הקשור ל-GFP ומתבטאים תחת שליטת נסטין, הוכח שתאי גזע של הגירוס המשונן וההילוס של ההיפוקמפוס האנושי (החומר הושג במהלך ניתוחים לאפילפסיה) מבטאים נסטין. לכן, הם שייכים לגליה הרדיאלית, אשר בבני אדם, כמו ביונקים אחרים, נשמרת רק בגירוס המשונן.

יחד עם זאת, יעילות השתלת התאים נקבעת לא רק על ידי הכדאיות הגבוהה של תאי התורם, פוטנציאל ההתמיינות שלהם ויכולתם להחליף תאים פגומים, אלא, קודם כל, על ידי הנדידה המכוונת שלהם. אינטגרציה תפקודית מלאה של תאים מושתלים תלויה ביכולת הנדידה שלהם - מבלי לשבש את הציטו-ארכיטקטורה של מוח המקבל. מכיוון שגליה רדיאלית עוברת כמעט צמצום מוחלט בתקופה שלאחר הלידה, היה צורך לברר כיצד תאי תורם יכולים לנוע מאזור ההשתלה למקום הנזק המוחי אצל מקבלים בוגרים. ישנם שני וריאנטים של נדידת תאים למערכת העצבים המרכזית שאינם תלויים בגליה רדיאלית: תופעת הנדידה המשיקית או תנועת הנוירובלסטים במהלך התפתחות קליפת המוח בניצב לרשת הגליה הרדיאלית, כמו גם נדידה "בשורה" או "לאורך שרשרת". בפרט, נדידת תאי אב עצביים מאזור התת-חדרי הרוסטראלי אל פקעת הריח מתרחשת כרצף של תאים סמוכים זה לזה המוקפים בתאי גליה. ההערכה היא שתאים אלה משתמשים בתאים שותפים כמצע נדידה, והווסת העיקרי של אינטראקציות בין-תאיות כאלה הוא PSA-NCAM (מולקולת הידבקות תאי עצב פוליסיאלילטית). לכן, נדידת נוירונים אינה דורשת בהכרח את השתתפותם של תאי גליה רדיאלים או קשרים אקסונליים קיימים מראש. הצורה החוץ-רדיאלית של תנועת תאים ב"מחרוזת" לאורך מערכת הנדידה הרוסטראלית נשמרת לאורך כל החיים, דבר המצביע על אפשרות ממשית של אספקה ממוקדת של תאי אב עצביים מושתלים למערכת העצבים הבוגרת.

קיימת השערה לגבי נוכחותו של קו תאי גזע באונטוגנזה של המוח, לפיה, בשלבים המוקדמים של התפתחות המוח, תא הגזע הוא תא נוירואפיתל, אשר, עם התבגרותו, מתמיין לתאי גליה רדיאליים. בבגרות, תפקידם של תאי הגזע מתבצע על ידי תאים בעלי מאפיינים של אסטרוציטים. למרות מספר נקודות שנויות במחלוקת (סתירות בנוגע לתאי הגזע של ההיפוקמפוס, כמו גם לחלקים עמוקים של המוח שאין להם קליפת מוח שכבתית ומתפתחים מגוששת התלמוס, שם גליה רדיאלית נעדרת), תפיסה ברורה ופשוטה של שינוי עקבי בפנוטיפ של תאי גזע לאורך האונטוגנזה נראית אטרקטיבית מאוד.

השפעת גורמים מיקרו-סביבתיים על הקביעה וההתמיינות שלאחר מכן של תאים עצביים מתמיינים הודגמה בבירור על ידי השתלת תאי גזע מחוט השדרה בוגרים של חולדות לאזורים שונים של מערכת העצבים הבוגרת. כאשר תאי גזע הושתלו לתוך הגירוס המשונן או לאזור הנדידה העצבית בבלוקות הריח, נצפתה נדידה פעילה של תאים מושתלים, עם היווצרות נוירונים רבים. השתלת תאי גזע לחוט השדרה ולאזור קרן עמון הביאה להיווצרות אסטרוציטים ואוליגודנדרוציטים, בעוד שהשתלה לתוך הגירוס המשונן הביאה להיווצרות לא רק של תאי גליה, אלא גם נוירונים.

בחולדה בוגרת, מספר התאים המתחלקים בגירוס המשונן יכול להגיע לכמה אלפים ביום - פחות מ-1% מכלל תאי הגרנולה. נוירונים מהווים 50-90% מהתאים, אסטוציטים ואלמנטים גליאליים אחרים - כ-15%. התאים הנותרים אינם בעלי מאפיינים אנטיגניים של נוירונים וגליה, אך מכילים אנטיגנים של תאי אנדותל, דבר המצביע על קשר הדוק בין נוירוגנזה לאנגיוגנזה בגירוס המשונן. תומכי האפשרות של התמיינות של תאי אנדותל לתאי עצב מקדים מתייחסים ליכולתם של תאי אנדותל במבחנה לסנתז BDNF.

מהירות ההרכבה העצמית של מעגלים עצביים מרשימה: במהלך ההתמיינות, תאי הגרנולה המקדימים נודדים אל הגירוס המשונן ויוצרים תהליכים הצומחים לכיוון אזור ה-SAZ של קרן עמון ויוצרים סינפסות עם נוירונים גלוטמטרגיים פירמידליים ונוירונים מעכבים בין-קלריים. תאי גרנולה חדשים שנוצרו משולבים במעגלים עצביים קיימים תוך שבועיים, והסינפסות הראשונות מופיעות כבר 4-6 ימים לאחר הופעתם של תאים חדשים. על ידי מתן תכוף של BrdU או 3H-תימידין (אחת השיטות לזיהוי תאי גזע בוגרים) לבעלי חיים בוגרים, נמצא מספר רב של נוירונים ואסטרוציטים מסומנים בקרן עמון, דבר המצביע על האפשרות של יצירת נוירונים חדשים לא רק בגירוס המשונן, אלא גם בחלקים אחרים של ההיפוקמפוס. העניין בתהליכי החלוקה, ההתמיינות ומוות התאים בגירוס המשונן של ההיפוקמפוס של המוח הבוגר נובע גם מהעובדה שהנוירונים שנוצרים כאן ממוקמים באחד האזורים המרכזיים של ההיפוקמפוס, האחראי על תהליכי למידה וזיכרון.

לפיכך, נקבע כיום שתאי אב עצביים מקורם בתאי האזור התת-אפנדימלי של החדר הצידי של מכרסמים בוגרים. הם נודדים לאורך מסלול הנדידה הרוסטרלי שנוצר על ידי תאי אסטרוגליה בעלי אוריינטציה אורכית אל פקעת הריח, שם הם משובצים בשכבת תאי הגרנולה ומתמיינים לנוירונים בעלי מבנה זה. נדידת תאי אב עצביים זוהתה במסלול הנדידה הרוסטרלי של קופים בוגרים, דבר המצביע על האפשרות של יצירת נוירונים חדשים בפקעת הריח של פרימטים. תאי גזע עצביים בודדו מפקעת הריח של אדם בוגר והועברו לקווים, שתאיהם המשובטים מתמיינים לנוירונים, אסטרוציטים ואוליגודנדרוציטים. תאי גזע נמצאו בהיפוקמפוס של המוח הבוגר של חולדות, עכברים, קופים ובני אדם. תאי גזע עצביים של האזור התת-גרנולרי של הפאשיה המשוננת הם מקור לתאי אב הנודדים לגפיים המדיאליות והצידיות של ההיפוקמפוס, שם הם מתמיינים לתאי גרנולה בוגרים ולאלמנטים גליה. אקסונים של נוירונים שנוצרו de novo של הפאשיה המשוננת קשורים לשדה CA3, דבר המצביע על השתתפותם של נוירונים חדשים ביישום תפקודים בהיפוקמפוס. באזורי האסוציאציה של הניאוקורטקס של קופים בוגרים, נמצאו תאי אב עצביים הנודדים מהאזור התת-חדרי. בשכבה VI של הניאוקורטקס של מוח עכבר, נוירונים פירמידליים חדשים מזוהים 2-28 שבועות לאחר נזק ומוות שנגרם של נוירונים מקומיים של שכבה זו עקב נדידת תאי אב רדומים בעבר של האזור התת-חדרי. לבסוף, המציאות של נוירוגנזה לאחר לידה במוח האנושי מתבטאת בעלייה כפולה במספר הנוירונים הקורטיקליים, אשר נמשכת במהלך 6 השנים הראשונות לאחר הלידה.

נושא הרגולציה של תהליכי הרבייה וההתמיינות של תאי גזע ותאי אב עצביים הוא בעל חשיבות לא מבוטלת עבור השתלת תאים מעשית. הגורמים החשובים ביותר המדכאים את התפשטות תאי האב העצביים הם גלוקוקורטיקואידים, אשר מפחיתים באופן דרמטי את מספר החלוקות, בעוד שהסרת בלוטת יותרת הכליה, לעומת זאת, מגדילה משמעותית את מספר המיטוזה (גולד, 1996). ראוי לציין כי המורפוגנזה של הגירוס המשונן במכרסמים היא העזה ביותר במהלך השבועיים הראשונים של ההתפתחות לאחר הלידה, בתקופת היעדר תגובה ללחץ, על רקע ירידה חדה בייצור ובהפרשת הורמוני סטרואידים של קליפת האדרנל. קורטיקוסטרואידים מעכבים את נדידת תאי הגרנולה - נוירונים חדשים אינם משובצים בשכבה הגרנולה של הגירוס המשונן, אלא נשארים בהילוס. ההנחה היא שתהליכי היווצרות הקשרים הסינפטיים מופרעים בו זמנית. ההגנה על תאים מפני "תוקפנות סטרואידים" כזו מתבצעת על ידי ביטוי מינימלי של קולטני מינרלוקורטיקואידים וגלוקוקורטיקואידים על תאי גרגירים מתרבים, לא רק במהלך התפתחות הגירוס המשונן, אלא גם בבעלי חיים בוגרים. עם זאת, מכל הנוירונים במוח, דווקא הנוירונים של ההיפוקמפוס מאופיינים בתכולה הגבוהה ביותר של קולטני גלוקוקורטיקואידים, מה שגורם להשפעת הלחץ על ההיפוקמפוס. לחץ פסיכו-רגשי ומצבי לחץ מעכבים נוירוגנזה, ולחץ כרוני מפחית בחדות את יכולתם של בעלי חיים לרכוש מיומנויות חדשות וללמוד. השפעה שלילית בולטת יותר של לחץ כרוני על נוירוגנזה מובנת למדי אם לוקחים בחשבון את המצב הרדום ברובו של תאי גזע עצביים. בעת קיבוע חולדות בהריון (עבור מכרסמים - גורם לחץ חזק ביותר), נמצא כי לחץ טרום לידתי גורם גם לירידה במספר התאים בגירוס המשונן ומעכב באופן משמעותי את הנוירוגנזה. ידוע כי גלוקוקורטיקואידים משתתפים בפתוגנזה של מצבים דיכאוניים, אשר המקבילה המורפולוגית שלהם היא עיכוב של נוירוגנזה, ארגון מחדש פתולוגי של נוירונים וקשרים בין-עצביים, ומוות של תאי עצב. מצד שני, חומרים כימותרפיים נוגדי דיכאון מפעילים את היווצרותם של נוירונים דה נובו, דבר המאשר את הקשר בין תהליכי היווצרות נוירונים חדשים בהיפוקמפוס לבין התפתחות דיכאון. לאסטרוגנים יש השפעה משמעותית על נוירוגנזה, שהשפעותיהן הפוכות מפעולת הגלוקוקורטיקואידים וכוללות תמיכה בהתפשטות ובחיוניות של תאי אב עצביים. יש לציין כי אסטרוגנים מגבירים משמעותית את יכולת הלמידה של בעלי חיים. מחברים מסוימים מקשרים שינויים מחזוריים במספר תאי הגרנולה ומספרם העודף אצל נקבות עם השפעת האסטרוגנים.

ידוע כי נוירוגנזה נשלטת על ידי EGF, FGF ו-BDNF, אולם מנגנוני ההשפעה של אותות חיצוניים על תאי גזע ממיטוגנים וגורמי גדילה לא נחקרו מספיק. נקבע כי PDGF במבחנה שומר על הכיוון העצבי של התמיינות תאי אב, וגורם נוירוטרופי ריסי (CNTF), כמו טריודוטירונין, מגרה את היווצרותם של אלמנטים גליאליים בעיקר - אסטרוציטים ואוליגודנדרוציטים. חלבון מפעיל אדנילט ציקלאז של בלוטת יותרת המוח (PACAP) ופפטיד מעיים vasoactive (VIP) מפעילים את התפשטות תאי אב עצביים, אך במקביל מעכבים את תהליכי ההתמיינות של תאי בת. אופיואידים, במיוחד במקרה של חשיפה ארוכת טווח שלהם, מעכבים באופן משמעותי את הנוירוגנזה. עם זאת, קולטני אופיואידים לא זוהו בתאי גזע ובתאי אב עצביים של הגירוס המשונן (הם קיימים בנוירונים מתמיינים של התקופה העוברית), דבר שאינו מאפשר לנו להעריך את ההשפעות הישירות של אופיואידים.

הצרכים המעשיים של רפואה רגנרטיבית-פלסטית אילצו חוקרים להקדיש תשומת לב מיוחדת לחקר הפלורופוטנטיות והמולטיפוטנטיות של תאי גזע. יישום תכונות אלו ברמת תאי גזע אזוריים של אורגניזם בוגר יוכל בעתיד להבטיח את ייצור חומר ההשתלה הדרוש. לעיל הוכח כי גירוי אפיגנטי של תאי גזע עצביים מאפשר קבלת תאים מתרבים שכבר נוצרו מראש לפי פנוטיפים עצביים, דבר המגביל את מספרם. במקרה של שימוש בתכונות טוטיפוטנטיות של תא גזע עוברי, התפשטות עד לקבלת מספר מספיק של תאים מתרחשת מוקדם יותר מההתמיינות העצבית, והתאים המרובים הופכים בקלות לפנוטיפ עצבי. כדי להשיג תאי גזע עצביים, תאי ESC מבודדים ממסת התאים הפנימית של הבלסטוציסט ומגדלים אותם בנוכחות חובה של LIF, אשר משמר את הטוטפוטנטיות שלהם ואת היכולת לחלוקה בלתי מוגבלת. לאחר מכן, התמיינות עצבית של תאי ESC נגרמת באמצעות חומצה רטינואית. השתלת תאי הגזע העצביים שנוצרו לתוך הסטריאטום שניזוק על ידי כינולין ו-6-הידרוקסידופמין מלווה בהתמיינותם לנוירונים דופמינרגיים וסרוטונרגיים. לאחר הזרקה לחדרים של מוח עוברי חולדה, תאי האב העצביים שמקורם ב-ESC נודדים לאזורים שונים במוח המקבל, כולל קליפת המוח, הסטריאטום, מחיצת המוח, התלמוס, ההיפותלמוס והמוח הקטן. התאים שנותרו בחלל החדר יוצרים מבנים אפיתליים הדומים לצינור עצבי, כמו גם איים בודדים של רקמה לא עצבית. בפרנכימה של המוח של עובר המקבל, התאים המושתלים מייצרים את שלושת סוגי התאים העיקריים של מערכת העצבים. לחלקם יש דנדריטים אפיקליים מוארכים, גופי תא פירמידליים ואקסונים בסיסיים הבולטים לתוך כפיס המוח. אסטרוציטים ממקור תורם מרחיבים תהליכים לנימים סמוכים, ואוליגודנדרוציטים נוגעים קשר הדוק עם שקעי המיאלין, ומשתתפים ביצירת המיאלין. לפיכך, תאי אב עצביים המתקבלים מתאי ESC במבחנה מסוגלים להגירה מכוונת והתמיינות אזורית המתאימים לאותות מיקרו-סביבתיים, ומספקים לאזורים רבים במוח המתפתח נוירונים וגליה.

מחברים מסוימים שוקלים את האפשרות של דה- וטרנסדיפרנציאציה של תאי גזע אזוריים של אורגניזם בוגר. אישור עקיף של דה-דיפרנציאציה של תאים בתרבית עם הרחבת הפוטנציאלים שלהם מסופק על ידי נתונים על השתלת תאי גזע עצביים של עכברים במח העצם האדום ולאחר מכן פיתוח של שורות תאים מהם, המניבים תאים פעילים מבחינה תפקודית של הדם ההיקפי. בנוסף, השתלת תאי נוירוספרה מסומנים גנטית (LacZ) שהתקבלו מהמוח הבוגר או העוברי למוח של עכברים שעברו קרינה עם דיכוי המטופויזה הובילה לא רק להיווצרות נגזרות עצביות מתאי גזע, אלא גם גרמה ליצירת תאי דם, דבר המצביע על פלוריפוטנטיות של תאי גזע עצביים, המבוצעת מחוץ למוח. לפיכך, תא גזע עצבי מסוגל להתמיין לתאי דם תחת השפעת אותות מסביבת המיקרו של מח העצם עם טרנספורמציה ראשונית לתא גזע המטופויאטי. מצד שני, בעת השתלת תאי גזע המטופויאטיים של מח העצם למוח, נקבעה התמיינותם תחת השפעת סביבת המיקרו של רקמת המוח לתאי גליה ותאי עצב. כתוצאה מכך, פוטנציאל ההתמיינות של תאי גזע עצביים והמטופויאטיים אינו מוגבל על ידי ספציפיות הרקמה. במילים אחרות, גורמים של המיקרו-סביבה המקומית, השונים מאלה האופייניים לרקמות המוח ומח העצם, מסוגלים לשנות את כיוון ההתמיינות של תאים אלה. הוכח שתאי גזע עצביים המוחדרים למערכת הוורידית של עכברים שעברו קרינה יוצרים אוכלוסיות של תאים מיאלואידים, לימפואידים ותאים המטופויאטיים לא בשלים בטחול ובמח העצם. במבחנה, נקבעה השפעתם של חלבונים מורפוגנטיים של מח עצם (BMPs) על הישרדותם והתמיינותם של תאי גזע עצביים, וקבעה, כמו בשלבים המוקדמים של העובר, את התפתחותם בכיוונים העצביים או הגליה. בתרביות תאי גזע עצביים מעוברי חולדה בני 16 יום, BMPs גורמים להיווצרות נוירונים ואסטרוגליה, בעוד שבתרבית תאי גזע שמקורם במוח פרינטאלי, נוצרים רק אסטרוציטים. בנוסף, BMPs מדכאים את יצירתם של אוליגודנדרוציטים, המופיעים במבחנה רק עם תוספת של נוגין, אנטגוניסט BMP.

תהליכי טרנסדיפרנציאציה אינם ספציפיים למין: תאי גזע המטופויאטיים ממוח עצם אנושי המושתלים לסטריאטום של חולדות בוגרות נודדים לחומר הלבן של הקפסולה החיצונית, הניאוקורטקס האיפסי והנגדי, שם הם יוצרים אלמנטים תאיים דמויי אסטרוציטים (Azizi et al., 1998). כאשר תאי גזע ממוח עצם מושתלים אל החדר הצידי של עכברים שזה עתה נולדו, ניתן לייחס את נדידת תאי הגזע ההמטופויאטיים למבנים של המוח הקדמי והמוח הקטן. בסטריאטום ובשכבה המולקולרית של ההיפוקמפוס, התאים הנודדים הופכים לאסטרוציטים, ובפקעת הריח, שכבת תאי הגרנולה הפנימית של המוח הקטן, ובהיווצרות הרשתית של גזע המוח, הם יוצרים תאים דמויי נוירונים עם תגובה חיובית לנוירופילמנטים. לאחר מתן תוך ורידי של תאים המטופויאטיים לעכברים בוגרים, זוהו מיקרו-אסטרוציטים ואסטרוציטים מסומנים ב-GFP בניאוקורטקס, בתלמוס, בגזע המוח ובמוח הקטן.

בנוסף, תאי גזע מזנכימליים של מח עצם, מהם נוצרים כל סוגי תאי רקמת החיבור, יכולים גם הם לעבור טרנסדיפרנציאציה עצבית בתנאים מסוימים (יש לזכור כי המקור העוברי של מזנכימה הוא תאי רכס עצבי). הוכח שתאי סטרומה של מח עצם אנושי ועכבר שגודלו במבחנה בנוכחות EGF או BDNF מבטאים את הסמן של תאי אב עצביים nestin, והוספת שילובים שונים של גורמי גדילה מובילה להיווצרות תאים עם סמנים של גליה (GFAP) ונוירונים (חלבון גרעיני, NeuN). תאי גזע מזנכימליים סינגניים מסומנים המושתלים לחדר הצידי של המוח של עכברים שזה עתה נולדו נודדים ומתמקמים בקדמת המוח ובמוח הקטן מבלי לשבש את הציטו-ארכיטקטורה של המוח הנמען. תאי גזע מזנכימליים של מח עצם מתמיינים לאסטרוציטים בוגרים בסטריאטום ובשכבה המולקולרית של ההיפוקמפוס, ומאכלסים את פקעת הריח, את השכבות הגרגיריות של המוח הקטן ואת היווצרות הרשתית, שם הם הופכים לנוירונים. תאי גזע מזנכימליים של מח עצם אנושיים מסוגלים להתמיין למקרוגליה במבחנה ולהשתלב במבני מוח של חולדות לאחר השתלה. השתלה ישירה של תאי גזע מזנכימליים של מח עצם להיפוקמפוס של חולדות בוגרות מלווה גם בנדידתם לפרנכימה של המוח והתמיינות נוירוגליה.

ההנחה היא כי השתלת תאי גזע של מח עצם עשויה להרחיב את אפשרויות הטיפול התאי במחלות של מערכת העצבים המרכזית המאופיינות במוות פתולוגי מוגזם של נוירונים. עם זאת, יש לציין כי לא כל החוקרים מכירים בעובדה של טרנספורמציה הדדית של תאי גזע עצביים והמטופויאטיים, במיוחד in vivo, אשר נובעת שוב מהיעדר סמן אמין להערכת התמיינותם והתפתחותם הנוספת.

השתלת תאי גזע פותחת אופקים חדשים לריפוי גנטי תאי של פתולוגיה נוירולוגית תורשתית. שינוי גנטי של תאי גזע עצביים כרוך בהחדרת מבנים רגולטוריים גנטיים, שתוצריהם מקיימים אינטראקציה עם חלבוני מחזור התא במצב בקרה אוטומטי. טרנסדוקציה של גנים כאלה לתאי אב עובריים משמשת להתרבות תאי גזע עצביים. רוב שיבוטי התאים המהונדסים גנטית מתנהגים כמו שורות תאים יציבות, אינם מראים סימני טרנספורמציה in vivo או in vitro, אך בעלי יכולת בולטת לעיכוב מגע של התפשטות. בעת ההשתלה, התאים המרופלים משולבים ברקמת המקבל מבלי לשבש את הציטו-ארכיטקטורה ומבלי לעבור טרנספורמציה של הגידול. תאי גזע עצביים של התורמים אינם מעוותים את אזור האינטגרציה ומתחרים באופן שווה על מקום עם תאי האב המארח. עם זאת, ביום השני-שלישי, עוצמת החלוקה של תאי הטרנספקטנט פוחתת בחדות, דבר התואם לעיכוב מגע של התפשטותם in vitro. עוברים-מקבלי טרנספקטנטים של גזע עצביים אינם סובלים מחריגות בהתפתחות מערכת העצבים המרכזית, כל אזורי המוח הנמצאים במגע עם המושתל מתפתחים כרגיל. לאחר השתלה, שיבוטים של תאי גזע עצביים נודדים במהירות מאזור ההזרקה ולעתים קרובות חורגים מהאזורים העובריים המתאימים לאורך מערכת הרוקסטרל, ומשתלבים כראוי עם אזורים אחרים במוח. שילובם של שיבוטים מהונדסים גנטית וקווי תאים טרנספקטיים של תאי גזע עצביים במוח האורגניזם המארח מאפיין לא רק את התקופה העוברית: תאים אלה מושתלים באזורים רבים במערכת העצבים המרכזית של העובר, היילוד, הבוגר ואפילו האורגניזם המקבל המזדקן, ומדגימים את היכולת לשילוב והתמיינות נאותים. בפרט, לאחר השתלה לחלל החדר של המוח, תאים טרנספקטיים נודדים מבלי לפגוע במחסום הדם-מוח והופכים למרכיבים תאיים פונקציונליים בלתי נפרדים של רקמת המוח. נוירונים של התורמים יוצרים סינפסות מתאימות ומבטאים תעלות יונים ספציפיות. כאשר שלמות מחסום הדם-מוח נשמרת, אסטרוגליה, נגזרת של תאי גזע עצביים טרנספקטיים, מרחיבה תהליכים לכלי הדם המוחיים, ואוליגודנדרוציטים שמקורם בתורם מבטאים חלבון בסיסי מיאלין ומייאלינים תהליכים עצביים.

בנוסף, תאי גזע עצביים עוברים טרנספקציה לשימוש כווקטורים תאיים. מבנים וקטור-גנטיים כאלה מספקים ביטוי יציב in vivo של גנים זרים המעורבים בהתפתחות מערכת העצבים, או משמשים לתיקון פגמים גנטיים קיימים, מכיוון שתוצרי גנים אלה מסוגלים לפצות על חריגות ביוכימיות שונות של מערכת העצבים המרכזית. פעילות נדידה גבוהה של תאי גזע שעברו טרנספקציה והשתלה מספקת באזורי הנבט של אזורים שונים במוח המתפתח מאפשרות לנו לקוות לשיקום מלא של חסר תורשתי באנזימים תאיים. במידול תסמונת אטקסיה-טלנגיאקטזיה (קווי עכבר מוטנטיים pg ו-pcd), תאי פורקינג'ה נעלמים מהמוח הקטן של חיות ניסוי במהלך השבועות הראשונים של ההתפתחות לאחר הלידה. הוכח כי החדרת תאי גזע עצביים למוח של חיות כאלה מלווה בהתמיינותם לתאי פורקינג'ה ולנוירונים גרגיריים. במוטנטים של pcd, הפרעות קואורדינציה של תנועה מתוקנות חלקית ועוצמת הרעד מופחתת. תוצאות דומות התקבלו על ידי השתלת תאי גזע עצביים אנושיים משובטים בפרימטים שבהם ניוון תאי פורקינג'ה הושרה באמצעות אונקונאז. לאחר ההשתלה, נמצאו תאי גזע עצביים של תורמים בשכבות הגרנולריות, המולקולריות ותאי פורקינג'ה של פרנכימה של המוח הקטן. לכן, שינוי גנטי של תאי אב עצביים יכול לספק שינוי יציב ויציב של הפנוטיפ, עמיד בפני השפעות חיצוניות. זה חשוב במיוחד בתהליכים פתולוגיים הקשורים להתפתחות גורמים אצל המקבל המונעים את הישרדותם והתמיינותם של תאי התורם (למשל, במהלך תוקפנות חיסונית).

מוקופוליסכרידוזיס מסוג VII בבני אדם מאופיינת בניוון עצבי ופגיעות שכלית מתקדמת, אשר תוארה בעכברים על ידי מוטציית מחיקה בגן בטא-גלוקורונידאז. לאחר השתלת תאי גזע עצביים שעברו טרנספקציה המפרישים בטא-גלוקורונידאז לחדרי המוח של עכברי מקבל פגומים שזה עתה נולדו, תאי התורם נמצאים תחילה באזור הטרמינלי ולאחר מכן מתפשטים ברחבי פרנכימת המוח, ומתקנים ביציבות את שלמות הליזוזומים במוח של עכברים מוטנטים. במודל של מחלת טיי-זקס, תאי גזע עצביים שעברו טרנספקציה על ידי רטרו-וירוס, כאשר ניתנים ברחם לעוברי עכברים ומושתלים בעכברים שזה עתה נולדו, מספקים ביטוי יעיל של תת-היחידה בטא של בטא-הקסוסאמינידאז במקבלים עם מוטציה המובילה להצטברות פתולוגית של בטא-2-גנגליוזיד.

כיוון נוסף של רפואה רגנרטיבית הוא גירוי פוטנציאל ההתרבות וההתמיינות של תאי גזע עצביים של המטופל עצמו. בפרט, תאי גזע עצביים מפרישים NT-3 במהלך חציית חוט השדרה וחנק מוח בחולדות, מבטאים NGF ו-BDNF במחיצה ובגנגליה הבסיסית, טירוזין הידרוקסילאזות בסטריאטום, כמו גם רילין במוח הקטן וחלבון בסיסי של מיאלין במוח.

עם זאת, סוגיות הגירוי של נוירוגנזה בבירור אינן זוכות לתשומת לב מספקת. מספר מחקרים מצביעים על כך שהעומס התפקודי על מרכזי העצבים האחראים על הבחנה בין ריחות בא לידי ביטוי ביצירת נוירונים חדשים. בעכברים טרנסגניים עם גירעון במולקולות הידבקות נוירונים, ירידה בעוצמת הנוירוגנזה וירידה במספר הנוירונים הנודדים לבלוקות הריח שולבו עם פגיעה ביכולת להבחין בריחות, אם כי סף תפיסת הריחות וזיכרון הריח לטווח קצר לא נפגעו. המצב התפקודי של תאי הגירוס המשונן ממלא תפקיד חשוב בוויסות הנוירוגנזה: היחלשות השפעת הגלוטמט על תאי גרגירים לאחר הרס קליפת המוח האנתורינלית מקדמת התפשטות והתמיינות של נוירונים, וגירוי הסיבים של מסלול הפרפורנט (הקלט המביא העיקרי להיפוקמפוס) גורם לעיכוב של נוירוגנזה. אנטגוניסטים לקולטן NMDA מפעילים את תהליכי היווצרות הנוירונים החדשים, בעוד שאגוניסטים, לעומת זאת, מפחיתים את עוצמת הנוירוגנזה, אשר למעשה דומה לפעולתם של גלוקוקורטיקוסטרואידים. תוצאות מחקר סותרות נמצאות בספרות: מידע על ההשפעה המעכבת המוכחת בניסוי של הנוירוטרנסמיטר המעורר גלוטמט על נוירוגנזה אינו עולה בקנה אחד עם נתונים על גירוי התפשטות תאי אב והופעת נוירונים חדשים עם עלייה בפעילות התקפים בהיפוקמפוס של בעלי חיים עם מודלים ניסיוניים של קיין ופילוקרפין של אפילפסיה. יחד עם זאת, במודל המסורתי של אפילפסיה הנגרמת על ידי גירוי תת-סף מרובים של אזור מסוים במוח (קינדלינג) ומאופיינת במוות נוירונים פחות בולט, עוצמת הנוירוגנזה עולה רק בשלב המאוחר של הקינדלינג, כאשר נצפים נזק ומוות של נוירונים בהיפוקמפוס. הוכח כי באפילפסיה, פעילות התקפים מגרה נוירוגנזה עם לוקליזציה חריגה של נוירונים גרגיריים חדשים, שרבים מהם מופיעים לא רק בגירוס המשונן אלא גם בהילוס. נוירונים כאלה הם בעלי חשיבות רבה בהתפתחות הנבטת סיבים טחביים, מכיוון שהאקסונים שלהם יוצרים בדרך כלל קולטנים הפוכים נעדרים היוצרים סינפסות רבות עם תאי גרגירים שכנים.

השימוש בתאי גזע עצביים אזוריים פותח אפשרויות חדשות ליישום השתלת תאים בטיפול במחלות ניווניות מטבוליות וגנטיות, מחלות דה-מיאלינציה והפרעות פוסט-טראומטיות של מערכת העצבים המרכזית. לפני ביצוע השתלת תאים חלופית לפי אחת השיטות, מתבצעת בחירה והרחבה של הסוג הנדרש של תאי אב עצביים ex vivo במטרה להחדיר אותם לאחר מכן ישירות לאזור הפגוע במוח. ההשפעה הטיפולית במקרה זה נובעת מהחלפת תאים פגומים או משחרור מקומי של גורמי גדילה וציטוקינים. שיטה זו של טיפול רגנרטיבי-פלסטי דורשת השתלת מספר גדול מספיק של תאים בעלי מאפיינים פונקציונליים קבועים מראש.

יש לשקול מחקרים נוספים על המאפיינים המולקולריים והפוטנציאל הרגנרטיבי-פלסטי של תאי גזע מוחיים בוגרים, כמו גם את יכולתם של תאי גזע אזוריים ממקור רקמתי שונה להתמיין. כיום, כבר בוצעה סינון של אנטיגנים של תאי גזע המטופויאטיים במח העצם, עם קביעת שילוב סמנים של תאים המסוגלים להתמיין לתאי גזע עצביים (CD 133+, 5E12+, CD34-, CD45-, CD24). הושגו תאים היוצרים נוירוספירות במבחנה ויוצרים נוירונים כאשר הם מושתלים למוח של עכברים שזה עתה נולדו עם לקות חיסונית. תוצאות מחקרים על האפשרות של השתלה צולבת של תאי גזע בפרטים ממוצא רחוק מבחינה אבולוציונית מעניינות את קסנו-טרנספלנטולוגיה התאית. תוצאות השתלת תאי גזע עצביים באזור גידול המוח נותרות ללא פרשנות נכונה: תאים מושתלים נודדים באופן פעיל בכל נפח הגידול מבלי לחרוג מגבולותיו, וכאשר תאים מוחדרים לחלק השלם של המוח, נצפית נדידתם הפעילה לעבר הגידול. שאלת המשמעות הביולוגית של נדידה כזו נותרה פתוחה.

יש לציין כי השתלה מוצלחת של תאי גזע עצביים, כמו גם תאי אב עצביים אחרים המתקבלים מתאי גזע עובריים (ESCs), אפשרית רק בעת שימוש בתאי אב עצביים מטוהרים ביותר, מכיוון שתאי גזע עובריים לא ממוינים הופכים באופן בלתי נמנע לטרטומות וטרטוקרצינומות בעת השתלה לנמען בוגר בעל מערכת חיסונית תקינה. אפילו כמות מינימלית של תאים ממוינים בצורה גרועה בתרחיף תאי התורם מגדילה בחדות את הגידוליות של ההשתלה ומגדילה באופן בלתי מתקבל על הדעת את הסיכון להתפתחות גידול או להיווצרות רקמה לא עצבית. השגת אוכלוסיות הומוגניות של תאי אב עצביים אפשרית בעת שימוש בתאים הנובעים בשלבים מסוימים של עובריות תקינה כמקור חלופי לרקמת תורם. גישה נוספת כרוכה בחיסול זהיר של אוכלוסיות תאים לא רצויות על ידי סלקציה ספציפית לשושלת. השימוש בתאי גזע עובריים להשתלה עצבית לאחר חשיפה לא מספקת שלהם במבחנה לגורמי גדילה מסוכן גם הוא. במקרה זה, לא ניתן לשלול כישלון של תוכנית ההתמיינות העצבית עם היווצרות מבנים הטבועים בצינור העצבי.

כיום ברור למדי שתאי גזע עצביים מפגינים טרופיזם לאזורים במערכת העצבים המרכזית שעברו שינוי פתולוגי ויש להם אפקט רגנרטיבי-פלסטי בולט. המיקרו-סביבה באתר מוות תאי רקמת העצבים מדמנת את כיוון ההתמיינות של תאים מושתלים, ובכך משלימה את המחסור באלמנטים עצביים ספציפיים באזור הנזק למערכת העצבים המרכזית. בכמה תהליכים ניווניים של מערכת העצבים, נוצרים אותות נוירוגניים לשחזור הנוירוגנזה, ותאי גזע עצביים של המוח הבוגר מסוגלים להגיב למידע מאלף זה. נתונים ניסיוניים רבים משמשים המחשה ברורה לפוטנציאל הטיפולי של תאי גזע עצביים. מתן תוך-ציסטרני של שיבוט של תאי גזע עצביים לבעלי חיים באמצעות קשירת עורק המוח האמצעי (מודל של שבץ איסכמי) מסייע בהפחתת השטח והנפח של האזור שעבר שינוי הרסני במוח, במיוחד במקרה של השתלת תאי גזע עצביים יחד עם FGF2. מבחינה אימונוציטוכימית, נצפית נדידה של תאי תורם לאזור האיסכמי ולאחר מכן שילובם עם תאי מוח שלמים של המקבל. השתלת תאים לא בשלים מקו הנוירואפיתל MHP36 של עכבר למוח של חולדות לאחר שבץ ניסיוני משפרת את התפקוד הסנסו-מוטורי, והחדרת תאים אלה לחדרים המוחיים משפרת את התפקוד הקוגניטיבי. השתלת תאים המטופויאטיים מעוצבים מראש ממוח עצם אנושי לחולדות מבטלת תפקוד לקוי של קליפת המוח הנגרמת על ידי נזק איסכמי. במקרה זה, תאי אב עצביים קסנוגניים נודדים מאתר ההזרקה לאזור השינויים ההרסניים ברקמת המוח. השתלה תוך-גולגולתית של תאי מח עצם הומולוגיים בנזק טראומטי לקליפת המוח בחולדות מובילה לשיקום חלקי של התפקוד המוטורי. תאי התורם משתילים, מתרבים, עוברים התמיינות עצבית לנוירונים ולאסטרוציטים ונודדים לכיוון הנגע. כאשר מוזרקים לסטריאטום של חולדות בוגרות לאחר שבץ ניסיוני, תאי גזע עצביים אנושיים משובטים מחליפים תאי CNS פגומים ומשקמים חלקית את תפקוד המוח הפגוע.

תאי גזע עצביים אנושיים מבודדים בעיקר מהטלנצפלון העוברי, שמתפתח הרבה יותר מאוחר מאשר חלקים הממוקמים יותר בקואדלה של גזע העצב. הוכחה האפשרות לבודד תאי גזע עצביים מחוט השדרה של עובר אנושי בן 43-137 ימים, מכיוון שבנוכחות EGF ו-FGF2 תאים אלה יוצרים נוירוספירות ומפגינים מולטיפוטנטיות במעברים מוקדמים, ומתמיינים לנוירונים ולאסטרוציטים. עם זאת, גידול ארוך טווח של תאי אב עצביים (מעל שנה) מונע מהם את מולטיפוטנטיות - תאים כאלה מסוגלים להתמיין רק לאסטרוציטים, כלומר, הם הופכים לחד-פוטנטיים. ניתן להשיג תאי גזע עצביים אזוריים כתוצאה מכריתת עצב חלקית, ולאחר רבייה בתרבית בנוכחות LIF, להשתיל אותם לאותו מטופל עם שינויים ניווניים עצביים בחלקים אחרים של מערכת העצבים המרכזית. במרפאה, טיפול תאי חלופי באמצעות תאי גזע עצביים בוצע לראשונה לטיפול בחולים עם שבץ מוחי המלווה בנזק לגרעיני הבסיס של המוח. כתוצאה מהשתלת תאי תורם, נצפה שיפור במצבם הקליני של רוב החולים.

מחברים מסוימים מאמינים כי יכולתם של תאי גזע עצביים להשתיל, לנדוד ולהשתלב באזורים שונים של רקמת העצבים במקרה של נזק למערכת העצבים המרכזית פותחת אפשרויות בלתי מוגבלות לטיפול תאי בתהליכים פתולוגיים לא רק מקומיים, אלא גם נרחבים (שבץ או חנק), רב-מוקדיים (טרשת נפוצה) ואפילו גלובליים (רוב הפרעות מטבוליות תורשתיות או דמנציה ניוונית). ואכן, כאשר תאי גזע עצביים משובטים של עכברים ואנושיים מושתלים בבעלי חיים מקבלים (עכברים ופרימטים, בהתאמה) עם ניוון של נוירונים דופמינרגיים במערכת המזוסטריאטלית המושרה על ידי החדרת מתיל-פניל-טטרפירידין (מודל של מחלת פרקינסון) 8 חודשים לפני ההשתלה, תאי גזע עצביים של התורם משתלבים במערכת העצבים המרכזית של הנמען. חודש לאחר מכן, התאים המושתלים ממוקמים דו-צדדית לאורך המוח האמצעי. חלק מהנוירונים המתקבלים ממקור התורם מבטאים טירוזין הידרולאז בהיעדר סימנים של תגובה חיסונית להשתלה. בחולדות שקיבלו 6-הידרוקסידופמין (מודל ניסיוני נוסף של מחלת פרקינסון), ההתאמה של התאים המושתלים לסביבה המיקרו במוח המארח נקבעה על ידי תנאי גידול תאי גזע עצביים לפני השתלתם. תאי גזע עצביים, שהתרבו במהירות במבחנה תחת השפעת EGF, פיצו על המחסור בנוירונים דופמינרגיים בסטריאטום הפגוע בצורה יעילה יותר מתאים מתרביות בנות 28 יום. המחברים סבורים כי הדבר נובע מאובדן היכולת לקלוט את אותות ההתמיינות המתאימים במהלך תהליך חלוקת התאים של תאי אב עצביים במבחנה.

בכמה מחקרים, נעשו ניסיונות להגביר את יעילות ההשפעה על תהליכי העצבוב מחדש של הסטריאטום הפגוע על ידי השתלת תאי סטריאטום עובריים לאזור זה כמקור לגורמים נוירוטרופיים עם השתלה בו זמנית של נוירונים דופמינרגיים של המזנצפלון הגחוני. כפי שהתברר, יעילות הנוירו-השתלה תלויה במידה רבה בשיטת החדרת רקמת העצבים העוברית. כתוצאה ממחקרים על השתלת תכשירים של רקמת עצבים עוברית למערכת החדרים של המוח (על מנת למנוע פגיעה בפרנכימה של הסטריאטום), התקבל מידע על השפעתם החיובית על הפגם המוטורי בפרקינסון.

עם זאת, במחקרים אחרים, תצפיות ניסיוניות הראו כי השתלת תכשירים של רקמת עצבים עוברית של המזנצפלון הגחוני המכילים נוירונים דופמינרגיים לחדר המוח, כמו גם השתלת אלמנטים עצביים עובריים מסוג GABA-ארגי לסטריאטום של חולדות עם המיפרקינסון, אינם מקדמים שיקום של תפקודים לקויים של המערכת הדופמינרגית. להיפך, ניתוח אימונוציטוכימי אישר את הנתונים על שיעור ההישרדות הנמוך של נוירונים דופמינרגיים של המזנצפלון הגחוני שהושתלו לסטריאטום של חולדות. ההשפעה הטיפולית של השתלה תוך-חדרית של רקמת עצבים עוברית של המזנצפלון הגחוני התממשה רק בתנאי של השתלה סימולטנית של תכשיר של תאי סטריאטום עובריים לסטריאטום חסר עצב. המחברים סבורים כי מנגנון ההשפעה הזו קשור להשפעה הטרופית החיובית של אלמנטים GABA-ארגיים של הסטריאטום העוברי על הפעילות הדופמינרגית הספציפית של השתלות מזנצפלון גחוני תוך-חדריות. תגובה גליאלית בולטת במושתלים לוותה ברגרסיה קלה של פרמטרי בדיקת האפומורפין. האחרון, בתורו, היה בקורלציה עם תכולת ה-GFAP בסרום הדם, מה שהצביע ישירות על הפרה של חדירות מחסום הדם-מוח. בהתבסס על נתונים אלה, הסיקו המחברים כי רמת ה-GFAP בסרום הדם יכולה לשמש כקריטריון הולם להערכת המצב התפקודי של המושתל, וחדירות מוגברת של מחסום הדם-מוח לאנטיגנים נוירוספציפיים כגון GFAP היא חוליה פתוגנטית בהתפתחות כישלון השתלה עקב נזק אוטואימוני לרקמת העצבים של המושתל.

מנקודת מבטם של חוקרים אחרים, ההשתלה והאינטגרציה של תאי גזע עצביים לאחר השתלה יציבות ונמשכות לכל החיים, מכיוון שתאי התורם נמצאים אצל הנמענים לפחות שנתיים לאחר ההשתלה וללא ירידה משמעותית במספרם. ניסיונות להסביר זאת על ידי העובדה שבמצב לא ממוין, תאי גזע עצביים אינם מבטאים מולקולות MHC מסוג I ו-II ברמה מספקת כדי לגרום לתגובת דחייה חיסונית, יכולים להיחשב כנכונים רק ביחס לתאי קדם עצביים בעלי ממוין נמוך. עם זאת, לא כל תאי הגזע העצביים במוח הנמען נשמרים במצב רדום לא בשל. רובם עוברים התמיינות, שבמהלכה מולקולות MHC באות לידי ביטוי במלואן.

בפרט, היעילות הלא מספקת של שימוש בהשתלה תוך-סטריאטלית של תכשירים עובריים של מזנצפלון גחוני המכיל נוירונים דופמינרגיים לטיפול בפרקינסון ניסיוני קשורה לשיעור ההישרדות הנמוך של נוירונים דופמינרגיים מושתלים (רק 5-20%), אשר נגרם על ידי גליוזיס ריאקטיבית המלווה טראומה מקומית של פרנכימת המוח במהלך ההשתלה. ידוע כי טראומה מקומית של פרנכימת המוח וגליוזיס נלווית מובילות לשיבוש שלמות מחסום הדם-מוח עם שחרור אנטיגנים של רקמת עצבים, בפרט, OCAR ואנטיגן ספציפי לנוירון, לדם ההיקפי. נוכחותם של אנטיגנים אלה בדם עלולה לגרום לייצור נוגדנים ציטוטוקסיים ספציפיים אליהם ולהתפתחות תוקפנות אוטואימונית.

ו. טסימבליוק ושותפיו (2001) מדווחים כי נקודת המבט המסורתית עדיין מחזיקה מעמד, לפיה מערכת העצבים המרכזית היא אזור בעל זכויות יתר מבחינה אימונולוגית, מבודד ממערכת החיסון על ידי מחסום הדם-מוח. בסקירת הספרות שלהם, המחברים מצטטים מספר עבודות המצביעות על כך שנקודת מבט זו אינה תואמת במלואה את מהות התהליכים החיסוניים במוח היונקים. נקבע כי חומרים מסומנים המוחדרים לפרנכימה של המוח יכולים להגיע לבלוטות לימפה צוואריות עמוקות, ולאחר הזרקה תוך-מוחית של אנטיגנים, נוצרים נוגדנים ספציפיים בגוף. תאי בלוטות הלימפה הצוואריות מגיבים לאנטיגנים כאלה על ידי התפשטות, החל מהיום החמישי לאחר ההזרקה. היווצרות נוגדנים ספציפיים התגלתה גם במהלך השתלת עור לפרנכימה של המוח. מחברי הסקירה מספקים מספר מסלולים היפותטיים להובלת אנטיגנים מהמוח למערכת הלימפה. אחד מהם הוא מעבר אנטיגנים מהחללים הפריווסקולריים לחלל התת-עכבישי. ההנחה היא שהחללים הפריווסקולריים הממוקמים לאורך כלי הדם הגדולים של המוח הם המקבילים למערכת הלימפה במוח. הנתיב השני עובר לאורך הסיבים הלבנים - דרך עצם האתמואיד אל כלי הלימפה של רירית האף. בנוסף, יש רשת נרחבת של כלי לימפה בדורה מאטר. אטימות מחסום הדם-מוח עבור לימפוציטים היא גם יחסית למדי. הוכח שלימפוציטים מופעלים מסוגלים לייצר אנזימים המשפיעים על חדירות מבני "הפילטר החיסוני" במוח. ברמת ורידי הפוסט-נימים, תאי T מופעלים חודרים את מחסום הדם-מוח השלם. התזה על היעדר תאים במוח המייצגים אנטיגנים אינה עומדת בביקורת. נכון לעכשיו, האפשרות לייצג אנטיגנים במערכת העצבים המרכזית על ידי לפחות שלושה סוגי תאים הוכחה באופן משכנע. ראשית, מדובר בתאים דנדריטים שמקורם במח עצם הממוקמים במוח לאורך כלי דם גדולים ובחומר הלבן. שנית, אנטיגנים מסוגלים להציג תאי אנדותל של כלי דם במוח, ובשיתוף עם אנטיגני MHC, דבר התומך בגדילה הקלונלית של תאי T ספציפיים לאנטיגנים אלה. שלישית, תאי מיקרו ותאי אסטרוגליה פועלים כסוכנים מציגי אנטיגן. אסטרוציטים, המשתתפים ביצירת התגובה החיסונית במערכת העצבים המרכזית, רוכשים את התכונות של תא אפקטור חיסוני ומבטאים מספר אנטיגנים, ציטוקינים ואימונומודולטורים. כאשר מודגרים עם y-אינטרפרון (y-INF), תאי אסטרוגליה במבחנה מבטאים אנטיגני MHC מסוג I ו-II, ואסטרוציטים מגורים מסוגלים להציג אנטיגן ולתחזק ריבוי קלונלי של לימפוציטים.

טראומה לרקמת המוח, דלקת לאחר ניתוח, בצקת ומשקעי פיברין המלווים השתלת רקמת עצב עוברית יוצרים תנאים לחדירות מוגברת של מחסום הדם-מוח עם פגיעה באוטו-סבילות, ברגישות ובהפעלה של לימפוציטים מסוג CD3+CD4+. הצגת אוטו-אנטיגנים ואלואנטיגנים מתבצעת על ידי אסטרוציטים ותאי מיקרוגליה המגיבים ל-y-INF על ידי ביטוי מולקולות MHC, ICAM-1, LFA-I, LFA-3, מולקולות קוסטימולטוריות B7-1 (CD80) ו-B7-2 (CD86), כמו גם הפרשת IL-la, IL-ip ו-y-INF.

כתוצאה מכך, העובדה שהרקמה העצבים העוברית שורדת זמן רב יותר לאחר השתלה תוך-מוחית מאשר לאחר מתן היקפי קשה לקשר עם היעדר תחילת חסינות להשתלה. יתר על כן, מונוציטים, לימפוציטים מופעלים (תאי CD3+CD8+ ציטוטוקסיים ותאי T-עוזרים) והציטוקינים שהם מייצרים, כמו גם נוגדנים לאנטיגנים של רקמת העצבים העוברית ההיקפית, ממלאים תפקיד מרכזי בתהליך הדחייה שלה. רמת ביטוי נמוכה של מולקולות MHC ברקמת העצבים העוברית היא בעלת חשיבות מסוימת ביצירת תנאים לעמידות ארוכה יותר של נוירוטרנספלנטים לתהליכים חיסוניים של תאי T. זו הסיבה שבניסוי, דלקת חיסונית לאחר השתלת רקמת עצבים עוברית למוח מתפתחת לאט יותר מאשר לאחר השתלת עור. אף על פי כן, נצפה הרס מוחלט של השתלות בודדות של רקמת עצבים לאחר 6 חודשים. במקרה זה, לימפוציטים מסוג T המוגבלים על ידי אנטיגנים מסוג MHC II ממוקמים בעיקר באזור ההשתלה (Nicholas et al., 1988). נקבע בניסויים כי במהלך השתלה עצבית קסנולוגית, דלדול של נוגדי T עוזרים (L3T4+), אך לא של לימפוציטים ציטוטוקסיים של T (Lyt-2), מאריך את הישרדות רקמת העצבים של חולדות במוח של עכברי מקבל. דחיית הנוירוטרנספלנט מלווה בחדירתה על ידי מקרופאגים ולימפוציטים של T של המארח. כתוצאה מכך, מקרופאגים ותאי מיקרוגליה מופעלים פועלים in situ כתאים המציגים אנטיגן ומעוררים את מערכת החיסון, וביטוי מוגבר של אנטיגנים מסוג I של התורם MHC משפר את פעילות ההורג של לימפוציטים ציטוטוקסיים של T של המקבל.

אין טעם בניתוח הניסיונות הספקולטיביים הרבים להסביר את עובדת דחיית הנוירוטרנספלנטה על ידי תגובת מערכת החיסון של המקבל לתאי האנדותל או לאלמנטים גליאליים של התורם, שכן אפילו שורות טהורות של תאי אב עצביים נתונים להתקפה חיסונית. ראוי לציין כי ביטוי של ליגנדים Fas על ידי תאי מוח הנקשרים לקולטני אפופטוזיס (מולקולות Fas) על לימפוציטים מסוג T החודרים למוח וגורמים לאפופטוזיס שלהם ממלא תפקיד חשוב במנגנוני הישרדות ארוכה יותר של השתלות בתוך מערכת העצבים המרכזית, שהוא מנגנון הגנה טיפוסי של רקמות אוטואימונוגניות חוצי מחסום.

כפי שציינו בצדק ו. צימבליוק ושותפיו (2001), השתלת רקמת עצבים עוברית מאופיינת בהתפתחות דלקת בהשתתפות תאים הרגישים לאנטיגנים במוח ותאים מופעלים, נוגדנים, וגם כתוצאה מייצור מקומי של ציטוקינים. תפקיד חשוב בכך ממלאת הרגישות הקיימת של הגוף לאנטיגנים במוח, המתרחשת במהלך התפתחות מחלות מערכת העצבים המרכזית ויכולה להיות מופנית לאנטיגנים של השתלה. זו הסיבה שהישרדות ארוכת הטווח באמת של נוירוטרנספלנטות לא תואמות היסטואיד מושגת רק על ידי דיכוי מערכת החיסון עם ציקלוספורין A או על ידי החדרת נוגדנים חד שבטיים ללימפוציטים CD4+ של המקבל.

לפיכך, בעיות רבות של נוירוטרנספלנטציה נותרות בלתי פתורות, כולל אלו הקשורות לתאימות אימונולוגית של רקמות, אשר ניתן לפתור רק לאחר מחקר בסיסי וקליני ממוקד.