神経幹細胞

中枢神経系細胞の再生の可能性に関する実験的証拠は、胚性幹細胞の発見よりはるかに以前に得られました。成体ラットの脳の大脳新皮質、海馬、嗅球に、3H-チミジンを捕捉する、つまりタンパク質合成および分裂が可能な細胞が存在することを示す研究です。前世紀の60年代には、これらの細胞はニューロンの前駆細胞であり、学習と記憶のプロセスに直接関与していると考えられていました。少し後に、新たに形成されたニューロンにシナプスが存在することが明らかになり、胚性幹細胞を使用してin vitroで神経発生を誘導する最初の研究が登場しました。20世紀末には、ES細胞を神経前駆細胞、ドーパミン作動性ニューロン、セロトニン作動性ニューロンに誘導する実験により、哺乳類の神経細胞の再生能力に関する従来の考えが見直されました。数多くの研究の結果は、哺乳類の生物の出生後全期間を通じて神経ネットワークの再構築と神経新生の存在が実際に起こることを確実に証明しました。

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神経幹細胞の供給源

ヒト神経幹細胞は、側脳室の脳室下領域および海馬歯状回における手術中に単離されます。これらの細胞は培養中にニューロスフェア（ニューロスフェア）を形成し、ニューロスフェアが分散・前形成された後、中枢神経系のすべての主要な細胞型、あるいは特殊な培地中で新たなミクロスフェアが形成されます。胎児脳の脳室周囲領域から単離された解離組織の懸濁培養においても、ニューロスフェアが形成されます。

未熟な脳細胞のマーカーには、ネスチン、β-チューブリンIII（神経細胞系マーカー）、ビメンチン、GFAP、NCAMなどがあり、これらはモノクローナル抗体を用いて免疫細胞化学的に同定されます。ネスチン（中間神経フィラメントタンパク質IV型）は、多能性神経外胚葉細胞によって発現されます。このタンパク質は、モノクローナル抗体Rat-401を用いて中枢神経系から多能性神経上皮前駆細胞を同定・分離するために使用されます。Rat-401は、妊娠11日目のラット胎児の神経管細胞の最大95%を検出できます。ネスチンは神経幹細胞の分化した子孫には発現されませんが、初期神経前駆細胞、有糸分裂後のニューロン、および初期神経芽細胞に存在します。このマーカーは、神経上皮前駆細胞を同定し、中枢神経系における幹細胞の存在を証明するために使用されてきました。ビメンチン（中間神経フィラメントタンパク質タイプIII）は、神経系およびグリア系前駆細胞に加え、ニューロン、線維芽細胞、平滑筋細胞にも発現しています。そのため、これらの免疫細胞化学マーカーは、神経幹細胞と神経前駆細胞を個別に同定するために必要な特異性を欠いています。β-チューブリンIIIは幹細胞分化の神経細胞への方向を決定づけますが、I型アストロサイトはGFAPの発現によって識別され、オリゴデンドロサイトはガラクトセレブロシド（Ga!C）を特異的に発現します。

FGF2 と EGF は神経前駆細胞のマイトジェンとして働き、培養中の未分化前駆細胞の増殖を促進し、神経球を形成します。神経幹細胞の分裂速度は、FGF2 の影響下、および FGF2 + EGF の組み合わせの使用によって大幅に増加します。FGF2 の増殖効果は、FGF2-R1 受容体によって媒介されます。ヘパリンは FGF2 受容体の結合親和性を高め、神経上皮細胞に対するマイトジェン効果を劇的に強化します。胚発生の初期段階では、FGF2 受容体はラットの終脳で発現しますが、後期段階では、その局在は脳室領域に限定されます。有糸分裂後の細胞による FGF2-R1 発現のピークは、初期神経発生期間の完了時に観察されます。終脳の発達の初期段階は、主に腹側領域の細胞で EGF 受容体の発現レベルが低いことが特徴です。胚発生の後期には、EGF-Rの発現が背側で増加する。齧歯類の脳では、EGFはトランスフォーミング成長因子β受容体（TGF-β-R）に高い親和性を示し、優先的に結合します。EGF-Rの機能的役割の間接的な証拠は、胚発生後期および出生後個体発生に起こる前脳皮質形成不全、前脳機能の低下、皮質細胞死、およびEGF受容体遺伝子ノックアウトマウスの海馬転位に関するデータによって得られます。さらに、栄養培地中のTGF-αの存在は、ニューロスフェアの形成に絶対的に必要です。馴化培地から成長因子を除去すると、細胞は分裂を停止し、ニューロン、アストロサイト、およびオリゴデンドロブラストの形成を伴う自発的な分化を起こします。

これを考慮し、分離した幹細胞の再凝集とニューロスフェアの培養は、EGFと塩基性FGFまたはFGF2を含む栄養培地中で、血清を添加せずに行われます。EGFは側脳室の脳室下層の幹細胞の増殖を誘導し、塩基性FGFは成熟脳の線条体、海馬、大脳新皮質、視神経の幹細胞の増殖を促進することが示されています。EGFと塩基性FGFの組み合わせは、前脳の第3および第4脳室の脳室上衣、ならびに胸髄および腰髄の脊柱管から単離された幹細胞の活発な増殖に不可欠です。

神経幹細胞の懸濁液は、分離後、接着性基質を用いずにプラスチックシャーレまたはマルチウェルプレートで培養され、形成される新しい神経球のサイズを拡大します。これには通常約3週間かかります。神経球を複数回分散・増殖させる方法により、脳内移植に十分な数の多能性幹細胞の線状クローンを得ることができます。この原理は、ヒト胎児脳から単離された幹細胞バンクを作成するための基盤でもあります。これらの長期（数年にわたる）クローニングにより、安定した神経幹細胞株を得ることが可能になり、誘導分化中にカテコールアミン作動性ニューロンが形成されます。

ニューロスフェアが成長因子を含まない培地中で接着性基質上に分散・増殖されていない場合、増殖幹細胞は自発的に分化し、MAP2、Tau-1、NSE、NeuN、β-チューブリンIII（ニューロン）、GFAP（アストロサイト）、CalC、O4（オリゴデンドロサイト）といった、あらゆる神経細胞のマーカーを発現するニューロン前駆細胞およびグリア前駆細胞を形成します。マウスやラットの細胞とは異なり、ヒト神経幹細胞培養では、ニューロンが分化細胞の40%以上を占め（げっ歯類では1～5%）、形成されるオリゴデンドロサイトは大幅に少なく、これは脱髄疾患の細胞療法の観点から非常に重要です。この問題は、ミエリン産生細胞の形成を刺激するB104培地を添加することで解決されます。

ヒト胎児の脳から神経前駆細胞をEGF、塩基性FGF、LIFを含む培地で培養すると、神経系前駆細胞の数は1000万倍に増加します。in vitroで増殖させた細胞は、成熟ラットの脳に移植後も、神経細胞およびグリア細胞への遊走および分化能を維持します。しかし、in vivoでは、多能性前駆細胞の分裂回数には限界があります。「成体」神経幹細胞のヘイフリック限界（約50回の有糸分裂）は、実験においても未だ達成不可能であることが繰り返し指摘されています。ニューロスフェアの形態の細胞は、わずか7か月間、かつ8回の継代培養を経て初めてその特性を保持します。これは、継代培養中の分散方法（トリプシン処理または機械的作用）の特殊性によるものと考えられており、細胞間接触の破壊により細胞の増殖活性が著しく低下します。実際、分散法の代わりにニューロスフェアを4つに分割する方法を用いると、継代培養中の細胞の生存率が大幅に向上します。この方法では、ヒト神経幹細胞を300日間培養することができます。しかし、この期間を過ぎると細胞は有糸分裂活性を失い、変性するか、ニューロンやアストロサイトの形成を伴う自発的な分化段階に入ります。このことから、培養神経幹細胞の最大分裂回数は30回の有糸分裂であると考えられます。

ヒト神経幹細胞をin vitroで培養すると、主にGABA作動性ニューロンが形成されます。特別な条件がなければ、神経幹細胞は最初の継代培養においてのみドーパミン作動性ニューロン（パーキンソン病の細胞療法に必要）を生じ、その後は培養液中のすべてのニューロンがGABA作動性細胞のみで構成されます。げっ歯類では、IL-1、IL-11、神経細胞膜断片、LIF、GDNFがin vitroにおけるドーパミン作動性ニューロンの誘導を引き起こします。しかし、この方法論的アプローチはヒトでは成功していません。しかしながら、GABA作動性ニューロンをin vivoで脳内に移植すると、微小環境因子の影響下で、異なるメディエーター表現型を持つ神経細胞が出現します。

神経栄養因子の組み合わせを探索した結果、FGF2とIL-1はドーパミン作動性神経芽細胞の形成を誘導するが、これらの細胞はドーパミン作動性ニューロンを産生できないことが明らかになった。海馬幹細胞は神経栄養因子の影響下で興奮性グルタミン酸作動性ニューロンおよび抑制性GABA作動性ニューロンへと分化し、EGFとIGF1はヒト胎児の神経前駆細胞からグルタミン酸作動性ニューロンとGABA作動性ニューロンの形成を誘導する。培養物にレチノイン酸と神経栄養因子3（NT3）を順次添加すると、成熟脳海馬幹細胞から様々なメディエーター特性を持つニューロンへの分化が著しく促進される。一方、脳由来神経栄養因子（BNDF）、NT3、GDNFの組み合わせは、海馬および大脳新皮質培養において錐体ニューロンを産生することができる。

このように、数多くの研究結果は、第一に、様々な脳構造由来の幹細胞が、局所特異的組織因子の影響下で、生体内においてこれらの構造に固有の神経表現型へと分化可能であることを示しています。第二に、前駆細胞のクローニングを用いたin vitroにおける神経幹細胞の標的誘導分化により、様々な脳病態における脳内移植に用いるための、特定の表現型特性を有する神経細胞およびグリア細胞を得ることが可能になります。

胚や成体の中枢神経系から単離された多能性幹細胞は、新たなニューロンの供給源として考えられ、臨床において神経病理の治療に用いられることは疑いの余地がありません。しかし、実用的な細胞神経移植の開発における主な障害は、ほとんどの神経幹細胞が成熟中枢神経系の非神経原性領域に移植された後、ニューロンに分化しないという事実です。この障害を回避するために、成熟ラットの中枢神経系に移植されたヒト胎児神経幹細胞から純粋なニューロン集団をin vitroで取得することを可能にする、非常に独創的で革新的な方法が提案されています。著者らは、この方法によって移植された細胞の分化は、周囲の微小環境因子の影響により、コリン作動性表現型のニューロンの形成で終わることを証明しています。提案された技術は、新しいタイプの幹細胞療法の開発、および損傷や神経変性疾患によって損傷したニューロンの置換という観点から興味深いものです。なぜなら、コリン作動性ニューロンは運動機能、記憶機能、学習機能の発達において主要な役割を果たすからです。特に、ヒト幹細胞から単離されたコリン作動性ニューロンは、筋萎縮性側索硬化症や脊髄損傷で失われた運動ニューロンの置換に使用できます。現在、マイトジェン産生幹細胞集団から大量のコリン作動性ニューロンを生産する方法に関する情報はありません。著者らは、成熟ラットの中枢神経系の非神経性領域と神経性領域の両方に移植後、マイトジェン産生された初代ヒト胎児神経幹細胞を刺激し、実質的に純粋なニューロンへと分化させるための、非常にシンプルでありながら効果的な方法を提案しています。彼らの研究の最も重要な成果は、中間膜と脊髄に移植された際に、十分な数の移植細胞がコリン作動性ニューロンに変換されたことです。

さらに、8週齢のヒト胎児大脳皮質由来の神経幹細胞をin vitroでコリン作動性ニューロンに前形成させるために、組み換え塩基性FGF、EGF、LIF、マウスアミノ末端サウンドペプチド（Shh-N）、トランスレチノイン酸、NGF、BDNF、NT3、NT4、天然ラミニン、マウスヘパリンなどの栄養因子と化学元素をさまざまに組み合わせて使用することが提案されている。ヒト神経幹細胞の元の株（K048）は、in vitroで2年間維持され、正常な二倍体核型を維持しながら、増殖特性と分化特性に変化なく85回の継代培養に耐えた。継代培養19～55（38～52週）の非分散ニューロスフェアをポリ-d-リジンとラミニン上に播種し、上記の因子をさまざまな濃度、組み合わせ、順序で処理した。塩基性 FGF、ヘパリン、ラミニン（FHL と略記）の組み合わせは、独特の効果をもたらしました。Shh-N を含む、または含まない FHL 培地（SFHL の略記では Shh-N + FHL の組み合わせ）で胚性神経幹細胞を 1 日培養した後、大型の平面細胞の急速な増殖が観察されました。これとは対照的に、他のすべての 1 日プロトコル（塩基性 FGF + ラミニンなど）では、紡錘形細胞の放射状拡散は限定的であり、これらの細胞はニューロスフェアの中心から離れませんでした。6 日間の活性化とそれに続く B27 含有培地での 10 日間の分化の後、FHL 活性化球の端に大きな多極性ニューロン様細胞が検出されました。他のプロトコル グループでは、ほとんどのニューロン様細胞は小型で双極性または単極性のままでした。免疫細胞化学分析の結果、小型（20μm未満）の双極細胞または単極細胞はGABA作動性またはグルタミン酸作動性であるのに対し、FHL活性化ニューロスフェアの縁に局在する大型多極細胞の大部分はコリン作動性であり、コリン作動性ニューロンに特徴的なマーカー（Islet-1およびChAT）を発現していた。これらのニューロンの一部はシナプシン1を同時に発現していた。5つの独立した実験系列の結果、単層領域の全細胞集団の45.5%がTuJ1+ニューロンに分化したのに対し、同じ集団のコリン作動性（ChAT^）ニューロンはわずか27.8%であったことが分かった。体外で10日間さらに分化させた後、FHL活性化ニューロスフェアには、コリン作動性ニューロンに加えて、グルタミン酸作動性ニューロン（6.3%）、GABA作動性ニューロン（11.3%）、アストロサイト（35.2%）、ネスチン陽性細胞（18.9%）など、多数の小型ニューロンが認められた。他の成長因子の組み合わせを用いた場合、コリン作動性ニューロンは認められず、ニューロスフェアの辺縁細胞はアストロサイトまたは小型のグルタミン酸作動性およびGABA作動性ニューロンのいずれかを形成した。全細胞パッチクランプ法を用いた予備電位および活動電位のモニタリングにより、FHL活性化7日後、ほとんどの大型多極細胞は活動電位がない場合、静止電位が-29.0±2.0 mVであることが示された。2週間後、静止電位は-63に増加した。6±3.0 mVで、脱分極電流の誘導の瞬間に活動電位が観察され、1 Mテトロドトキシンによってブロックされ、コリン作動性未熟ニューロンの機能活動を示した。

著者らはさらに、FHL または SFHL を in vitro で活性化してもそれ自体では成熟ニューロンが形成されないことを明らかにし、FHL または SFHL が事前に形成された幹細胞が成熟ラットの CNS に移植されたときにコリン作動性ニューロンに分化できるかどうかを明らかにしようとしました。この目的のために、活性化細胞を神経原性領域 (海馬) と、成体ラットの前頭前皮質、中間膜、脊髄などのいくつかの非神経原性領域に注入しました。移植された細胞は CAO-^^p ベクターを使用して追跡されました。OCP は細胞の超微細構造と細胞プロセス (分子レベル) の両方を漏出なく標識することが知られており、直接視覚化できます。さらに、OCP 標識神経幹細胞は、胎児脳の非形質転換幹細胞と同一のニューロンおよびグリア分化プロファイルを維持します。

^{活性化・標識された神経幹細胞5 x 10 4個}を移植後1～2週間で、ラットの脊髄または脳にそれらが認められ、OCD+細胞は主に注入部位付近に位置していた。移植後1ヶ月という早い段階で、遊走および統合のプロセスが観察された。遊走距離は注入部位によって異なり、前頭前皮質に注入した場合、OCD+細胞は注入部位から0.4～2 mmの位置にあったのに対し、中間膜、海馬、または脊髄に移植した場合、細胞は1～2 cmというはるかに長い距離を移動した。移植細胞は、前頭皮質、中間膜、海馬、脊髄など、高度に組織化された中枢神経系構造に局在していた。OCD標識ニューロン要素は、移植後1週間という早い段階で観察され、術後1ヶ月でその数は大幅に増加した。立体解析の結果、脳の様々な構造において、移植細胞の生存率は脊髄よりも高いことが示された。

成体哺乳類のほとんどの組織には、局所的な幹細胞集団が保存されており、その成熟細胞への分化は特定の組織因子によって制御されていることが知られています。幹細胞の増殖、前駆細胞の分化、そして生体内の特定の脳構造に特異的な神経表現型の形成は、胎児脳においてはるかに顕著に発現します。これは、局所微小環境における形態形成因子、すなわち神経栄養因子BDNF、NGF、NT3、NT4/5、および成長因子FGF2、TGF-α、IGF1、GNDF、PDGFの高濃度存在によって決定されます。

神経幹細胞はどこにありますか?

神経幹細胞はグリア酸性線維性タンパク質を発現することが確立されており、このタンパク質は神経系成熟細胞の中でアストロサイトにのみ保持されている。したがって、アストロサイトー細胞は成熟した中枢神経系における幹細胞の予備細胞である可能性がある。実際、GFAP陽性前駆細胞に由来するニューロンが嗅球と歯状回で同定されており、これは成人期の歯状回において放射状グリアはGFAPを発現しないという従来の考えと矛盾する。中枢神経系には2つの幹細胞集団が存在する可能性がある。

脳室下帯における幹細胞の局在についても、依然として不明瞭な点がいくつかある。一部の研究者によると、培養された上衣細胞は球状のクローンを形成するが、これはアストロサイトへの分化能しか持たないため、（上衣下細胞のクローンのような）真のニューロスフィアではないとされている。一方、上衣細胞を蛍光標識またはウイルス標識すると、上衣下層と嗅球の細胞でマーカーが検出される。in vitroにおいて、このような標識細胞はニューロスフィアを形成し、ニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトへと分化する。さらに、上衣細胞の約5%が、ネスチン、Notch-1、Mussashi-1といった幹細胞マーカーを発現していることが示唆されている。非対称有糸分裂のメカニズムは、膜受容体Notch-1の不均一な分布に関連していると考えられています。その結果、後者は上衣層に局在する娘細胞の膜上に残り、上衣下層に移動する母細胞はこの受容体を奪われます。この観点から、上衣下層は、上衣層の幹細胞から形成されたニューロンとグリアの前駆細胞のコレクターと考えることができます。他の著者によると、グリア細胞は脳室下層の尾部でのみ形成され、神経発生の源は前側外側部の細胞です。3番目のバリアントでは、側脳室の脳室下層の前部と後部に同等の神経発生ポテンシャルが与えられます。

中枢神経系における幹予備能の組織化に関する4番目の変種は好ましいと思われ、それによれば、脳室下帯で神経前駆細胞の3つの主要なタイプ（A、B、C）が区別される。A細胞は初期ニューロンマーカー（PSA-NCAM、TuJl）を発現し、抗原発現によってアストロサイトとして識別されるB細胞に囲まれている。ニューロンやグリアの抗原特性を持たないC細胞は、高い増殖活性を示す。著者は、B細胞がA細胞および嗅球のde novoニューロンの前駆細胞であることを説得力のある形で証明した。遊走中、A細胞は神経前駆細胞の束に囲まれるが、これは胎児の脳の放射状グリアに沿った有糸分裂後神経芽細胞の移動メカニズムとは大きく異なる。嗅球での移動は、A 細胞と B 細胞の有糸分裂によって終了し、その派生細胞は脳の嗅覚領域の顆粒細胞層と糸球体層に組み込まれます。

発達中の胎児脳には分化した上衣細胞が存在せず、脳室壁には増殖中の脳室胚葉および脳室下葉幹細胞が存在し、一次神経芽細胞および神経膠芽細胞が遊走している。このことから、成熟脳の上衣下領域には、アストロサイト、神経芽細胞、および未確認細胞からなる、縮小した胎児性神経胚葉組織が存在すると考える研究者もいる。真の神経幹細胞は、側脳室壁の胚葉領域に存在する細胞の1%未満に過ぎない。この理由に加え、上衣下葉のアストロサイトが神経幹細胞の前駆細胞であるというデータとの関連から、アストロサイトのグリア細胞が分化転換し、神経細胞の表現型特性を獲得する可能性は否定できない。

生体内における神経幹細胞の局在という問題の最終的な解決を阻む主な障害は、これらの細胞に特異的なマーカーが存在しないことである。しかしながら、実用的な観点から非常に興味深いのは、上衣下層を含まない中枢神経系領域、すなわち前脳の第3脳室および第4脳室、胸部および腰部の脊柱管から神経幹細胞が単離されたという報告である。特に重要なのは、脊髄損傷によって中心管の上衣幹細胞の増殖が促進され、グリア中胚葉性瘢痕のアストロサイトへと遊走・分化する前駆細胞が形成されるという事実である。さらに、成体ラットの損傷を受けていない脊髄においても、アストロサイトおよびオリゴデンドロサイトの前駆細胞が検出された。

このように、文献データは、ヒトを含む成体哺乳類のCNSに局所的な幹予備能が存在することを説得力を持って実証している。しかし、その再生可塑性能力は、残念ながら、新しい神経ネットワークの形成を伴う生理的再生プロセスのみを可能にするものであり、修復的再生のニーズを満たすものではない。このことは、外因的な手段によってCNSの幹資源を増加させる機会を模索するという課題を提起するが、胚期におけるCNS形成のメカニズムを明確に理解しなければ、この課題は解決できない。

現在、胚発生において神経管幹細胞はニューロン、アストロサイト、オリゴデンドロサイトという3種類の細胞の源となることが分かっています。つまり、ニューロンと神経膠細胞は単一の前駆細胞から発生するのです。外胚葉から神経前駆細胞のクラスターへの分化は、bHLHファミリーのプロニューラル遺伝子産物の影響下で始まり、ノッチファミリー遺伝子の受容体膜貫通タンパク質誘導体の発現によって阻害されます。この誘導体は神経前駆細胞の決定と初期分化を制限します。一方、ノッチ受容体のリガンドは、隣接する細胞の膜貫通Deltaタンパク質であり、その細胞外ドメインが幹細胞間の誘導的相互作用を伴う直接的な細胞間接触を行う役割を果たします。

胚性神経新生プログラムのさらなる実施も同様に複雑であり、種特異的であるように思われます。しかしながら、神経異種移植研究の結果は、幹細胞が顕著な進化的保守性を有していることを示唆しており、そのためヒト神経幹細胞はラットの脳に移植された際に移動し、発達することが可能です。

哺乳類の中枢神経系は修復再生能力が極めて低いことが知られており、これは成熟した脳において、損傷によって死んだニューロンを置き換えるための新しい細胞要素の出現の兆候が全く見られないという特徴がある。しかし、神経芽細胞移植の場合、神経芽細胞は生着、増殖、分化するだけでなく、脳構造に統合され、失われたニューロンを機能的に置き換えることもできる。分化が決定されたニューロン前駆細胞を移植した場合、治療効果は著しく弱かった。このような細胞は移動能力が低いことが分かっている。さらに、ニューロン前駆細胞は神経ネットワークの構造を再現せず、レシピエントの脳に機能的に統合されない。この点で、未分化多能性神経幹細胞の移植における修復可塑性再生の問題が活発に研究されている。

M. Aleksandrovaら（2001年）の研究では、最初の実験バージョンで、受容体は性成熟した雌ラット、ドナーは15日齢の胎児でした。受容体から脳の後頭葉皮質の一部が摘出され、脳室および脳室下領域の多能性幹細胞を含む胎児皮質の予定組織が機械的に浮遊され、その空洞に移植されました。実験の2番目のバージョンでは、9週のヒト胎児の神経幹細胞が性成熟したラットの脳に移植されました。著者らは胎児脳の脳室周囲領域から組織片を単離し、F-12栄養培地に置き、繰り返しピペッティングして細胞懸濁液を得、その後、成長因子（FGF、EGF、NGF）を添加した特別なNPBM培地で培養しました。細胞は懸濁培養でニューロスフェアが形成されるまで培養され、ニューロスフェアは分散され、再び培養液に植え付けられた。合計12～16日間の培養期間で4回の継代培養を行った後、細胞は移植に使用された。レシピエントは生後10日齢のラットの子と性成熟した生後2ヶ月齢のWistarラットであり、免疫抑制剤なしでヒト神経幹細胞懸濁液4μlを脳の側脳室に注入した。研究の結果、ラット大脳皮質の胎児原基の脳室および脳室下帯から分離した細胞は、成熟脳への同種移植の間も発達を継続することが示された。すなわち、分化したレシピエント脳の微小環境因子は、胎児の神経幹細胞の成長と分化を阻害しなかった。移植後の初期段階では、多能性細胞は有糸分裂を継続し、移植部位からレシピエントの脳組織へと活発に移動しました。移植された胚細胞は、移植経路に沿ってレシピエント大脳皮質のほぼすべての層と白質に見られ、大きな移動能力を示しました。神経細胞の移動経路の長さ（最大680μm）は、グリア細胞の移動経路の長さ（最大3mm）よりも常に有意に短かったです。脳の血管と線維構造は、アストロサイトの移動の構造的ベクトルとして機能しており、これは他の研究でも指摘されています。

これまで、受容体大脳皮質の損傷部位における標識アストロサイトの集積は、移植細胞と受容体の組織間のグリアバリアの形成と関係していると考えられていました。しかし、密集した細胞移植片の構造を研究した結果、細胞構築は混沌としており、移植細胞が層状に分布していないことが示されました。移植ニューロンの秩序度は、ドナーと受容体の組織間にグリアバリアがない場合に限り、正常な大脳皮質細胞の秩序度に近づきました。それ以外の場合、移植細胞の構造は非典型的で、ニューロン自体が肥大していました。移植細胞の神経免疫化学的タイピングにより、移植細胞には抑制性GABA作動性ニューロンが認められ、PARV、CALB、NPYタンパク質の発現が検出された。その結果、成熟した脳は、神経多能性細胞の増殖、移動、および特定の分化をサポートできる微小環境因子を保持します。

M. Aleksandrovaら（2001）は、9週齢胎芽の脳室周囲領域から単離したヒト幹細胞の培養において、4回目の継代培養で多数のネスチン陽性多能性細胞を発見した。これらの細胞の一部は既にin vitro分化を経ており、神経細胞型に応じて発達しており、これは他の研究者らの研究結果と一致していた。培養されたヒト幹細胞は成体ラットの脳に移植後、有糸分裂を起こし、異種受容体脳組織に移行した。移植細胞において、著者らは小型細胞と大型細胞の2つの細胞集団を観察した。大型細胞は、受容体脳の実質内および線維構造に沿って、わずか300μm以内の距離を移動した。移動経路の最大距離（最大3mm）は小型細胞に特徴的であり、その一部はアストロサイトに分化することが、GFAPに対するモノクローナル抗体を用いて確認された。両細胞種とも側脳室壁に認められ、移植細胞が前頭葉の移動経路に入ったことを示唆している。ヒトおよびラット由来の神経幹細胞のアストロサイトーシス誘導細胞は、主に受容脳の毛細血管および線維構造を通って移動しており、これは他の著者らのデータと一致している。

GFAP、CALB、VIMに対するモノクローナル抗体を用いたヒト幹細胞のin vivo分化解析により、アストロサイトとニューロンの両方が形成されることが明らかになった。ラット移植の細胞とは異なり、多くのヒト幹細胞はビメンチン陽性であった。その結果、ヒト多能性細胞の一部は分化しなかった。同じ著者らはその後、免疫抑制剤を投与せずに移植されたヒト神経幹細胞は、ラット脳内で移植後20日間生存し、成熟脳のグリア細胞からの免疫攻撃の兆候は見られないことを示した。

ショウジョウバエの神経幹細胞でさえ、昆虫とは程遠いラットの脳に移植され分化することが確立されている。著者らの実験の正確さは疑いようがない。遺伝子組み換えショウジョウバエ系統には、ヒト神経栄養因子NGF、GDNF、BDNFの遺伝子が組み込まれており、CaSperベクターのショウジョウバエ熱ショックプロモーター直下に挿入された。これにより、哺乳類の体温によってこれらの遺伝子が自動的に発現が誘導された。著者らは、組織化学的X-Gal染色を用いて、細菌ガラクトシダーゼ遺伝子産物によってショウジョウバエ細胞を同定した。さらに、ショウジョウバエの神経幹細胞はヒト遺伝子によってコードされた神経栄養因子に特異的に反応することが明らかになった。gdnf遺伝子を含むトランスジェニックショウジョウバエ系統の細胞を異種移植すると、分化中の神経幹細胞におけるチロシン水酸化酵素の合成が急激に増加し、ngf遺伝子を持つ細胞はアセチルコリンエステラーゼを活発に産生した。この異種移植は、同時に移植された胎児神経組織を同種移植した際にも同様の遺伝子依存性反応を誘導した。

これは、種非特異的な神経栄養因子によって神経幹細胞の特異的な分化が誘導されることを意味するのでしょうか？著者らの結果によると、神経栄養因子を産生する異種移植片は、同種移植片の運命に特異的な影響を及ぼし、この場合、異種移植片を追加せずに脳に導入された同種移植片よりも、同種移植片はより集中的に発達し、サイズが2～3倍大きくなりました。したがって、神経栄養因子遺伝子、特にヒトグリア細胞由来神経栄養因子（GDNF）をコードする遺伝子を含む異種移植細胞は、対応する神経栄養因子の作用と同様に、同種移植片の発達に対して種非特異的な影響を及ぼします。GDNFは、ラット胎児中脳におけるドーパミン作動性ニューロンの生存率を高め、これらの細胞によるドーパミン代謝を促進し、チロシン水酸化酵素陽性細胞の分化を誘導して軸索成長を促進し、神経細胞体のサイズを拡大することが知られています。同様の効果は培養されたラットの中脳ドーパミン作動性ニューロンでも観察されています。

成熟ラットの脳への異種移植後、ヒト神経幹細胞の活発な遊走が観察される。神経幹細胞の遊走と分化のプロセスは、一連の特殊な遺伝子によって制御されていることが知られている。分化を開始するための前駆細胞への遊走開始シグナルは、c-retプロトオンコ遺伝子のタンパク質産物とGDNFによって与えられる。次のシグナルは、細胞発達経路の選択を制御するmash-1遺伝子から与えられる。さらに、分化細胞の特異的反応は、毛様体神経栄養因子のα受容体にも依存する。このように、異種ヒト神経幹細胞と受容体ラットの脳細胞の遺伝子構成が完全に異なることを考慮すると、神経栄養因子の種非特異性だけでなく、神経幹要素の特異的分化を担う遺伝子の高度な進化的保守性も認識する必要がある。

将来的には、オリゴデンドロサイトによるミエリン合成の阻害によって引き起こされる神経変性病態を治療する脳神経外科において、胎児性神経材料の異種移植が可能になるかどうかが明らかになるだろう。それまでの間、神経移植において最も重点的に取り組まれている課題は、培養された胎児性脳または成熟脳から同種神経幹細胞を採取し、その後神経芽細胞または分化ニューロンへと分化誘導することに関するものである。

神経幹細胞移植

成体生物の神経幹細胞の増殖と分化を促進するために、胎児神経組織を移植することができます。同種移植によって移植された胎児神経組織の幹細胞自体が増殖・分化する可能性があります。脊髄損傷後、損傷した軸索の伸長と、損傷を受けていない運動ニューロン突起の軸索の側枝発芽によって神経伝導路の再生が起こることが知られています。脊髄再生を阻害する主な要因は、損傷部位における結合組織瘢痕の形成、中枢ニューロンのジストロフィーおよび変性変化、NGF欠乏、そして損傷部位におけるミエリン分解産物の存在です。損傷した脊髄に、成体動物の坐骨神経の断片、胎児の後頭皮質、海馬、脊髄、シュワン細胞、アストロサイト、ミクログリア、マクロファージ、線維芽細胞など、さまざまな種類の細胞を移植すると、損傷した軸索の発芽による再生が促進され、新たに形成された軸索が脊髄損傷領域を通って成長できるようになることが示されています。脊髄損傷領域に胎児神経組織を移植すると、神経栄養因子の作用により、損傷した軸索の成長が促進され、グリア瘢痕の形成や中枢ニューロンのジストロフィーおよび変性プロセスの進行が防止される一方で、移植された胎児神経組織の細胞は脊髄内で生存し、隣接組織と統合し、脊髄ニューロン上に樹状シナプスを形成しながら損傷領域を通る軸索の成長が促進されることが実験的に証明されています。

再生医療のこの分野は、V・I・ツィンバルユク氏率いる研究チームの研究により、ウクライナにおいて最も大きな発展を遂げました。まず第一に、これらは脊髄損傷における胎児神経組織移植の有効性に関する実験研究です。末梢神経の自家移植において、著者らは最も顕著な破壊的変化を遠位縫合部で観察し、術後30日目には修復過程と併発していました。同種移植においては、移植神経の30日目の形態機能状態は、シュワン細胞の萎縮が優勢な局所的な炎症性リンパ細胞浸潤を背景に、脂肪変性とアミロイドーシスを伴う顕著な破壊を特徴としていました。胎児神経組織の移植は、特に損傷後24時間以内に手術を受けた動物において、脊髄伝導の回復に大きく貢献しました。炎症および破壊過程の強度の低下を背景に、脊髄ニューロンのタンパク質合成およびエネルギー産生の超微細構造要素の肥大および過形成、オリゴデンドロサイトの肥大および過形成が観察され、筋活動電位の振幅は50％、インパルス伝導速度は90％回復しました。移植部位に応じて胎児神経組織移植の有効性を評価したところ、移植片を脊髄損傷部位に直接導入した場合に最良の結果が得られることがわかりました。脊髄が完全に切断されている場合、胎児神経組織移植は効果がありませんでした。動的研究により、胎児神経組織移植を行う最適な時期は脊髄損傷後の最初の 24 時間である一方、損傷後 2 日目から 9 日目に発生する顕著な二次的虚血性炎症変化の期間中に手術を行うことは不適切であると考えられることが示されています。

重度の外傷性脳損傷は、外傷後の初期段階および中期段階において、損傷した脳組織と体全体の両方で脂質過酸化の強力かつ長期的な活性化を引き起こし、損傷した脳のエネルギー代謝プロセスを阻害することが知られています。このような状況下では、外傷部位への胎児神経組織の移植は、脂質過酸化プロセスの安定化を促進し、脳と体全体の抗酸化システムの潜在能力を高め、外傷後35～60日目に抗酸化防御を強化します。胎児神経組織移植後の同じ期間に、脳のエネルギー代謝と酸化リン酸化プロセスは正常化します。さらに、実験的な外傷性脳損傷後1日目には、損傷した半球の組織のインピーダンスが30～37%、反対側の半球のインピーダンスが20%低下することが示されており、これは全身性脳浮腫の発生を示しています。胎児神経組織移植を受けた動物では、浮腫の退縮が有意に早く進行し、移植後7日目には損傷半球組織の平均インピーダンス値が対照値の97.8%に達しました。さらに、移植後30日目には、胎児神経組織移植を受けた動物のみでインピーダンス値の完全な回復が認められました。

重度の頭蓋脳損傷後の脳内の一部のニューロンの死は、外傷後合併症の主な原因の一つです。中脳と延髄の統合ドパミン系およびノルアドレナリン系のニューロンは、特に損傷に対して敏感です。線条体淡蒼球複合体および大脳皮質におけるドパミンレベルの低下は、運動障害、精神障害、てんかん様状態を発症するリスクを著しく高めます。また、視床下部におけるドパミン産生の低下は、外傷後後期に観察される多くの栄養障害および身体障害の原因となる可能性があります。実験的頭蓋脳損傷に関する研究結果によると、胎児神経組織移植は、損傷した大脳半球のドーパミン濃度、視床下部のドーパミンおよびノルアドレナリン濃度の回復、中脳および延髄のノルアドレナリンおよびドーパミン濃度の上昇に役立つことが示されています。さらに、実験動物の損傷した脳半球への胎児神経組織移植の結果、リン脂質の割合が正常化し、脂肪酸含有量が増加しました（C16:0、C17:0、C17:1、C18:0、C18:1 + C18:2、C20:3 + C20:4、C20:5）。

これらのデータは、移植された胎児の神経組織によって再生・可塑性プロセスが刺激されたことを確認し、移植が受容者の脳全体に与える修復栄養効果を示しています。

ウクライナ医学アカデミーAPロモダノフ脳神経外科研究所のスタッフによる、重度の運動機能障害を伴う極めて複雑な病態である脳性麻痺における胎児神経組織移植の臨床経験は、特に注目に値する。脳性麻痺の臨床病態は、筋緊張の調節と運動ステレオタイプの形成を担う重要な構造の損傷レベルに依存する。現在、線条体淡蒼球-視床皮質運動制御系の病理学的変化が運動機能および筋緊張障害において重要な役割を果たしていることを裏付ける十分な証拠が存在する。この系の線条体淡蒼球リンクは、黒質線条体ドーパミン産生を介して制御機能を担っている。視床皮質制御を実行する直接経路は、被殻ニューロンから始まり、γ-アミノ酪酸（GABA）とサブスタンスPを介して、淡蒼球内節と黒質の運動野に直接投射されます。間接経路は、GABAとエンケファリンの関与によって作用し、被殻ニューロンから始まり、淡蒼球外節と視床下核を含む一連の経路を介して基底核の核に作用します。直接経路の伝導障害は運動低下を引き起こし、間接経路の構造の伝導性の低下は筋緊張の変化を伴う運動亢進につながります。運動制御システムの様々なレベルにおけるGABA作動性伝導路の完全性と、被殻レベルにおけるドーパミン作動性結合の統合は、視床皮質相互作用の調節に不可欠です。様々な形態の脳性麻痺における最も一般的な運動病理学的症状は、筋緊張の低下と、それに密接に関連する反射筋活動の変化です。

脳性麻痺における胎児神経組織移植には、脳構造の損傷の性質を徹底的に分析する必要がある。著者らは、くも膜下脳脊髄液中のドーパミンおよびGABA濃度の測定に基づき、機能的脳構造の統合の破壊レベルを詳細に明らかにし、外科的介入の結果を客観化し、神経移植の繰り返しを是正することを可能にした。胎児神経組織（9週齢胎児の中絶材料）は、萎縮変化の重症度に応じて、大脳半球の中心前回旋皮質の実質に移植された。術後、患者の合併症や状態の悪化は認められなかった。痙性型の患者の63％、弛緩性美観型の小児の82％、混合型の患者ではわずか24％で良好な経過が認められた。神経特異的タンパク質に対する自己抗体の存在による高レベルの神経感作が手術結果に悪影響を及ぼすことが確認されました。胎児神経組織移植は、8〜10歳以上の患者、および重度の多動症候群やてんかんの症例では効果がないことが分かりました。臨床的には、痙性脳性麻痺の患者における胎児神経組織移植の有効性は、病的な運動ステレオタイプの矯正と痙縮、病的な姿勢や態度の程度の減少を伴う、新しい運動技能と随意運動の形成によって明らかになりました。著者らは、胎児神経組織移植のプラス効果は、姿勢の緊張と随意運動の調節に関与する脊柱上部構造の機能活動に対する正常化効果の結果であると考えています。同時に、胎児神経組織の移植による臨床的効果には、くも膜下脳脊髄液中の神経伝達物質の含有量の減少が伴い、これは影響を受けた脳構造の統合的な相互作用の回復を示しています。

神経病理の重篤な形態として、アパリック症候群があります。残念ながら、その治療の問題は解決にほど遠い状態です。アパリック症候群は、中枢神経系（主に大脳皮質）の重度の器質性病変の結果として発生する多因性の亜急性または慢性疾患であり、脳の体節幹部分と辺縁網様体複合体の形成の機能が比較的保持された状態で、汎運動機能および汎失認を発症することを特徴とする。追跡調査（1年から3年）では、アパリック症候群は小児の神経系の持続的損傷の最終診断ではなく、器質性認知症または慢性植物状態に移行することが示されています。ウクライナ医学アカデミーA.P.ロモダノフ神経外科研究所の修復神経外科では、アパリック症候群の影響を受けた21人の患者に胎児神経組織移植が行われました。全身麻酔下で、CT または MRI によって明らかになった最も顕著な萎縮変化の領域にクラウンバーを使用してバーホールを作成し、灰白質または白質のびまん性萎縮が存在する状態で、移植片を脳の中心前部および中心回に導入しました。硬膜を切開した後、8～9 週の胎児の感覚運動皮質からの組織片を特別な装置を使用して皮質内に移植しました。移植された組織サンプルの数は 4～10 個で、バーホールのサイズと脳質の局所的変化のサイズによって決まりました。他の種類の病理とは異なり、無頭蓋症候群では、著者らは脳の最もアクセスしやすい領域に可能な限り多くの胎児組織を移植するよう努めました。硬膜を縫合し、頭蓋骨欠損の形成手術を行いました。手術中、全患者において皮質（萎縮、脳回の欠如、脳質の色調変化および脈動）と髄膜（硬膜肥厚、くも膜の著しい肥厚と血管の存在、くも膜と脳質の癒着）の両方に顕著な変化が認められた。これらの変化は、炎症性脳病変の既往歴のある患者でより顕著であった。中枢神経系低酸素症を経験した患者では、くも膜下腔の拡大を伴う脳質、特に皮質のびまん性萎縮が優勢であったが、髄膜には有意な変化は認められなかった。患者の半数において、軟部組織、骨、および脳質からの出血が増加した。手術後6ヶ月から3年の間に、16人の患者で症状が改善し、5人の患者では変化がなかった。運動機能と精神機能の両方において良好な変化が観察された。10人の患者で筋緊張が低下し、11人の患者で運動活動が増加した（麻痺の減少、手術後、運動協調の改善、5人の子供の上肢操作能力の大幅な向上が認められました。4人の患者では、てんかん発作の頻度と重症度が減少し、1人の子供では手術後の観察期間全体を通じて発作が全く見られませんでした。2人の子供では攻撃性が減少し、重度の球麻痺のある2人の患者では嚥下動作が改善し、2人の子供は手術後2週間ですでに自力で咀嚼できるようになりました。精神障害の重症度の減少が認められ、9人の子供は手術後に落ち着きを取り戻し、7人の患者では睡眠と注意力が改善しました。失語症の後遺症のある3人の患者は両親を認識し始め、1人は指示に従い、2人は言葉を発音し、3人では構音障害の程度が減少しました。著者らは、患者の状態の顕著な改善は手術後2か月で始まり、5〜6か月で最大に達し、その後改善速度は鈍化し、年末までに患者の50％でプロセスが安定すると指摘しています。神経移植の良好な効果は、アパリック症候群の影響を受けた6人の患者に対し、脳の反対側の半球に再手術を行う根拠となった。2回目の移植の技術と方法は1回目の手術と同一であったが、臨床効果は低下した。ただし、1回目と2回目の手術後、いずれの手術後も重篤な合併症は発生しなかった。著者らによると、神経移植の治療効果のメカニズムは、移植された胎児神経組織の神経栄養作用と関連している。神経栄養作用には、損傷したニューロンの修復とレシピエントの脳組織の可塑性再編成を促進する、成長因子、ホルモン、その他の生理活性物質が多数含まれている。以前は形態学的に保たれていたが、疾患のために機能的活性を失った神経細胞の活動に対する活性化作用も考えられる。この急速な神経栄養作用により、術後1～2週間で既に一部の小児において延髄機能の改善がみられた。これに加えて、3～4ヶ月目までに移植片と宿主脳の間に形態機能的接続が確立され、神経移植が死んだ脳細胞の機能を代替することで、患者の運動機能と精神機能の両方を改善するための基盤が築かれると推定されています。2人の子どもは手術後2週間で既に自力で咀嚼できるようになりました。精神障害の重症度は低下し、9人の子どもは術後に落ち着きを取り戻し、7人の患者では睡眠と注意力が改善されました。アパリック症候群の後遺症を抱えていた3人の患者は、両親を認識し始め、1人は指示に従い、2人は言葉を発音できるようになりました。3人の患者では構音障害の程度が減少した。著者らは、患者の状態の顕著な改善は術後2ヶ月で始まり、5～6ヶ月で最大に達し、その後改善率は鈍化し、年末までに患者の50%で安定すると指摘している。神経移植の良好な効果は、アパリック症候群の後遺症を持つ6人の患者に対する再手術の根拠となったが、対象は脳の反対側の半球であった。2回目の移植の技術と方法は1回目の手術と同一であったが、2回目の手術の臨床効果は低かった。ただし、1回目と2回目の手術介入後に深刻な合併症は認められなかった。著者らによると、神経移植の治療効果のメカニズムは、移植された胎児神経組織の神経栄養作用に関連しており、これには、損傷したニューロンの修復とレシピエントの脳組織の可塑性再編成を促進する、多数の成長ホルモンおよびその他の生物学的活性物質が含まれている。以前は形態学的に温存されていたものの、疾患により機能的活性を失った神経細胞の活動に対する活性化効果も考えられます。術後1～2週目に既に一部の小児で延髄機能の改善が見られるのは、まさにこの急速な神経栄養効果によるものです。これに加えて、3～4ヶ月目までに移植片と宿主脳の間に形態機能的接続が確立され、神経移植が死んだ脳細胞の機能を代替することで、患者の運動機能と精神機能の両方を改善するための基盤が築かれると推定されています。2人の小児は術後2週間で自力で咀嚼できるようになりました。精神障害の重症度は低下し、9人の小児は術後に落ち着きを取り戻し、7人の患者では睡眠と注意力が改善されました。失語症の後遺症を抱えていた3人の患者は両親を認識できるようになり、1人は指示に従うようになり、2人は言葉を発音できるようになり、3人は構音障害の程度が軽減しました。著者らは、患者の容態は術後2ヶ月で顕著に改善し始め、5～6ヶ月で最大となり、その後改善率は鈍化し、年末までに患者の50%で安定すると指摘している。神経移植の良好な効果は、アパリック症候群の後遺症を持つ6人の患者に対し、脳の反対側の半球に再手術を行う根拠となった。2回目の移植手術の技術と方法は1回目の手術と同一であったが、2回目の手術の臨床効果は低かった。ただし、1回目と2回目の手術介入後に重篤な合併症は認められなかった。著者らによると、神経移植の治療効果のメカニズムは、移植された胎児神経組織の神経栄養作用に関連しています。この神経組織には、損傷したニューロンの修復とレシピエントの脳組織の可塑性再編成を促進する、成長因子、ホルモン、その他の生理活性物質が多数含まれています。以前は形態学的に保全されていたものの、疾患のために機能的活性を失った神経細胞の活動に対する活性化作用も考えられます。手術後1～2週間で既に一部の小児の延髄機能の改善が見られるのは、まさにこの急速な神経栄養作用によるものです。これに加えて、3～4ヶ月目までに移植片と宿主脳の間に形態機能的接続が確立され、神経移植が死んだ脳細胞の機能を代替すると考えられています。これが患者の運動機能と精神機能の両方を改善するための基盤となります。ただし、1回目と2回目の外科的介入後には、深刻な合併症は発生しませんでした。著者らによると、神経移植の治療効果のメカニズムは、移植された胎児神経組織の神経栄養作用に関連している。この神経組織には、損傷したニューロンの修復とレシピエントの脳組織の可塑性再編成を促進する、成長因子、ホルモン、その他の生理活性物質が多数含まれている。また、以前は形態学的に保たれていたものの、疾患のために機能的活性を失った神経細胞の活動に対する活性化作用も考えられる。まさにこの急速な神経栄養作用こそが、術後1～2週間で既に一部の小児の延髄機能の改善を説明できる。これに加えて、3～4ヶ月目までに移植片と宿主脳の間に形態機能的接続が確立され、神経移植が死んだ脳細胞の機能を代替すると考えられている。これが患者の運動機能と精神機能の両方を改善するための基盤となる。ただし、1回目と2回目の外科的介入後には、重篤な合併症は発生していない。著者らによると、神経移植の治療効果のメカニズムは、移植された胎児神経組織の神経栄養作用に関連している。神経組織には、損傷したニューロンの修復とレシピエントの脳組織の可塑性再編成を促進する、成長因子、ホルモン、その他の生理活性物質が多数含まれている。以前は形態学的に保たれていたものの、疾患のために機能的活性を失った神経細胞の活動を活性化する作用も考えられる。術後1～2週間で既に一部の小児の延髄機能の改善が見られるのは、まさにこの急速な神経栄養効果によるものです。これに加えて、3～4ヶ月目までに移植脳と宿主脳の間に形態機能的接続が確立され、神経移植が死んだ脳細胞の機能を代替することで、患者の運動機能と精神機能の両方を改善するための基盤が築かれると考えられています。

胚神経組織移植が神経間相互接続の再編成に及ぼす影響を実験的に研究した。著者らは、蛍光親油性標識DIL（1,1-ジオクタデシル-3,3,3'-テトラメチルインドカルボシアニン過塩素酸塩）と共焦点レーザースキャンを用いて、白色ラットの大脳皮質の機械的損傷部位におけるモジュール間軸索接続の修復パターンを、胚神経組織移植の有無で調べた。損傷部位への胚神経組織の導入により軸索の成長が保証され、軸索は移植組織を通過した後、隣接する脳組織と結合するのに対し、胚神経組織移植がない場合、損傷部位は軸索の成長にとって克服できない障害となることがわかった。本研究では、妊娠15～17日目の胚大脳新皮質の移植を実施した。著者らが得た結果は、外傷後の大脳皮質における隣接する構造的・機能的モジュール間のニューロン間関係の再編成に対する胎児神経組織移植の積極的な影響を支持する更なる証拠である。胎児神経組織移植は、移植神経栄養因子の作用領域において軸索成長に好ましい条件を作り出すことで、大脳皮質の損傷領域間の接続を部分的に修復する。このような効果の存在は実験的に証明されており、性成熟動物の損傷した脳の高い可塑性能力の証拠として文献で議論されている。この点において、細胞移植は現在、損傷したヒト中枢神経系の機能回復のための最適な治療戦略と考えられている。

著者らが得た、脳の胎児神経組織を軸索成長のための外因性移植培地として使用することの有効性に関するデータは、脳の損傷を受けていない隣接領域間の通信リンクを標的に作成できる可能性を裏付けています。神経組織移植が中枢神経系の機能パラメータの動態に及ぼす影響を研究する作業は関連性があると思われます。この作業の課題は、胎児青斑核（LC）移植がLCニューロンの形態機能指標とレシピエントの運動活動に及ぼす影響を調べることでした。レシピエントは雌のWistarラットで、ドナーは同じ系統のラットの18日齢の胎児でした。胎児LCの移植は、脳の第三脳室の腔に行われました。組織学的には、移植片の生着はレシピエント動物の75％で検出されました。生着した場合、移植片は心室壁に隣接し、その内腔の1/5～2/5を占め、生存可能であった。術後1ヶ月および6ヶ月で、移植された神経組織は、その形態学的特徴によれば、正常な個体発生中に生じたであろう構造、すなわちLC構造を呈していた。著者らが得たデータは、胚性LC原基を移植された動物において、動的活動が変化し、LC細胞核のクロマチンのマトリックス活動が増加することを示唆している。その結果、LC自身のニューロンの活動が活発化するが、移植された移植組織も機能的に活性である。中脳のいわゆる運動野は、LCの局在とほぼ一致することが知られている。著者らは、レシピエントラットの運動活動の変化の根底には、レシピエント自身のLC細胞と移植LC細胞の活性化があり、脊髄節を含む様々な部位でノルエピネフリンが大量に放出されると考えている。したがって、動物の健常脳にLCを移植した状態での運動活動の増加は、機能的に活性な移植細胞がレシピエントの脳と一体化し、ラットの運動活動の活性化に寄与しているためと考えられる。

さらに、成熟ラットの損傷した坐骨神経に移植された大脳新皮質および脊髄の胚原基の神経上皮細胞は生存し、神経芽細胞、若い成熟ニューロンへと分化することが示された。ラットの大脳新皮質および脊髄の胚原基のNADPH陽性ニューロンの異所性同種移植（15日齢ラット胚）における発達の動態を研究したところ、観察期間に応じて、受容ラットの坐骨神経の縦断面で神経移植片の70～80%の生着が明らかになった。術後1週間で、丸みを帯びた明るい核と1つまたは2つの核小体を持つ単極性および双極性神経芽細胞が移植片に形成され始め、クラスター形成を伴った。著者らは、神経芽細胞中にNADPHジアホラーゼ（NADPH-d）を含む細胞を検出できなかった。7日後、血管の細胞要素のみがNADPH陽性であった。移植片の厚さの毛細血管内皮細胞と、レシピエントの坐骨神経血管の内皮細胞と平滑筋細胞である。血管平滑筋細胞では、IL-1の影響下でNO合成酵素（NOS）の誘導が起こるため、著者らは坐骨神経血管におけるNADPH陽性平滑筋細胞の出現と、損傷した神経幹で合成されたIL-1の存在を関連づけている。胚性脳原基の移植条件下での神経発生は、ニューロンの原位置での発達と同期して起こることが知られている。形態学的研究の結果は、移植後7日目の移植片の一部の神経要素の分化が、新生ラットの脳の同様の部分の細胞の分化に対応していることを示している。このように、末梢神経への異所移植の条件下では、移植された胎児神経細胞はNADPH-dを合成する能力を示す。この場合、NADPH-dを含むニューロンは大脳新皮質移植よりも脊髄移植でより多く見られるが、移植されたニューロンにおける一酸化窒素合成は、原位置発生よりも遅れて始まる。脊椎動物のCNSでは、NOS陽性細胞は出生前に既に出現する。NOは発達中の脳におけるシナプス結合の形成を促進し、小脳神経芽細胞におけるNO合成を促進するNOS陽性神経求心性線維の存在はニューロンの移動と分化を刺激し、その結果、正常な脳細胞構造が形成されると考えられている。シナプス形成におけるNOの重要な役割は、視蓋において確立されており、網膜細胞とシナプス結合を持つニューロンのみがNOS陽性であることが判明した。

一酸化窒素は脳活動の調節因子の一つであることが知られており、脳内ではジアホラーゼ活性を持つNO合成酵素の影響下でアルギニンから生成されます。中枢神経系では、NOは血管内皮細胞、ミクログリア、アストロサイト、そして脳の様々な部位のニューロンで合成されます。外傷性脳損傷後、低酸素症および虚血時には、脳血流の調節因子の一つであるNOを含むニューロン数の増加が観察されます。NOがシナプス形成を誘導する能力を考慮すると、移植患者の神経組織の外傷を背景とした神経移植条件下におけるNO含有細胞の形成の研究は特に興味深いものです。

神経移植が条件反射行動のステレオタイプに及ぼす影響の研究も同様に重要です。前頭側頭葉大脳皮質を破壊したラットにおいて、妊娠17～19日目の胎児青斑核組織を脳内および遠隔（CIIとCIIIの間）に移植した場合の記憶プロセスおよびカテコールアミン含有量への影響を研究する実験では、脳の前頭側頭葉大脳皮質への電気分解による損傷が、回避（記憶）という条件反射感情反応のステレオタイプを破壊し、生理活動を弱め、大脳皮質が凝固した領域におけるノルアドレナリン含有量を減少させる一方で、視床下部におけるノルアドレナリン濃度を上昇させ、視床下部ではアドレナリン濃度の低下が観察されますが、血中および副腎におけるアドレナリン濃度は増加することが示されました。

胎児の青斑核組織の脳内移植の結果、大脳皮質の前頭側頭葉への電気損傷によって破壊された条件反射感情回避反応の定型が動物の 81.4% で回復し、中脳、視床下部、大脳新皮質の網様体におけるアドレナリン含有量が正常化し、海馬におけるアドレナリン濃度も増加し、血液中のアドレナリン濃度の低下と相まって、アドレナリンは減少しました。

胎児期青斑核組織の遠隔移植は、前頭側頭葉の電気損傷を受けたラットの条件反射性情動回避反応の破壊されたステレオタイプを回復させるだけでなく、主に視床下部、血液、副腎、心臓におけるノルエピネフリンとアドレナリンの含有量を増加させます。これは、移植片の血管新生、神経伝達物質の血流への浸透、血液脳関門の通過、そしてアドレナリンとノルエピネフリンの再取り込み機構（タイプ1、2、3）の活性化によるものと考えられています。著者らは、移植片の生着および機能維持の条件下でのノルエピネフリン濃度の長期的安定化は、青斑核ニューロンによるノルエピネフリンの極少量の漸進的放出現象であると考えています。

胎児神経組織移植の良好な臨床効果は、血管腫瘍の形成過程に神経組織が影響を及ぼす能力にも起因する可能性があり、その制御には成長因子とサイトカインが直接関与しています。血管新生は、血管内皮細胞増殖因子（VEGF）、FGF、PDGF、TGFといった血管新生増殖因子によって活性化されます。これらの因子は虚血時に合成され、血管新生の開始点となります。血管の成長ポテンシャルは老化に伴い低下することが証明されており、冠動脈疾患や下肢の閉塞性動脈硬化症などの疾患の発症に重要な役割を果たしています。組織虚血は、他の多くの疾患でも発生します。虚血部位への血管新生因子の導入（治療的血管新生）により、虚血組織の血管の成長が刺激され、側副循環の発達により微小循環が改善され、その結果、影響を受けた臓器の機能活動が向上します。

VEGFとFGFは、臨床応用において最も有望と考えられています。最初のランダム化試験の結果は、特に血管新生因子の最適な投与量と投与方法が正しく選択された場合に、有望なものでした。この点に関して、ヒト胎児脳組織から単離された抽出物の血管新生活性に関する実験的評価が行われました。この研究では、妊娠20週目に採取された中絶材料が使用され、IC ANRFによって改変されたI. Maciogら (1979) の方法に従って処理されました。この薬剤は「内皮細胞増殖サプリメント」（「シグマ」）の類似体であり、VEGFとFGFを含むヒト血管新生因子の天然混合物です。実験は、ラットの後肢および心筋組織の虚血モデルを用いて実施されました。胎児神経組織抽出物を投与した実験動物におけるアルカリホスファターゼ活性の研究に基づき、心臓の縦断面および横断面の両方において、心筋単位面積あたりの毛細血管数の増加が認められました。本製剤の血管新生作用は、虚血部への直接投与だけでなく、全身（筋肉内）投与においても発現し、心筋梗塞後瘢痕の平均面積の減少をもたらしました。

胎児神経組織移植のいかなる形態においても、移植する胚材料の妊娠週数を正しく選択することが極めて重要です。パーキンソン病を呈する成熟ラットへの線条体内神経移植から3か月後の8、14、16～17日目ラット胎児の腹側中脳細胞標本の効率を、アポモルフィン誘発運動非対称性自動試験において比較分析したところ、8日目胎児からの中枢神経系細胞標本の効率が有意に高く、16～17日目胎児神経組織からの効率が最も低いことが明らかになりました。得られたデータは、組織形態学的分析の結果、特に移植片のサイズ、グリア反応の重症度、および移植片中のドーパミン作動性ニューロンの数と相関していました。

胎児神経組織細胞の治療効果の差は、細胞自体の未熟さとコミットメントの程度、およびドーパミン作動性ニューロンの誘発損傷部位で放出される成長因子に対する細胞の異なる反応の両方に関連している可能性がある。特に、EGFとFGF2が体内の終脳神経幹細胞の発達に及ぼす影響は、胚発生のさまざまな段階で現れる。8.5日齢のマウス胚の神経上皮細胞は、無血清培地でin vitro培養した場合、FGF2存在下では増殖するが、EGFには反応しない。EGFには、発生の後期段階の胚の脳から単離された幹細胞集団のみが反応する。同時に、神経幹細胞はこれらの各マイトジェンに反応して増殖し、細胞播種密度の低い培養物にEGFとFGF2を添加した場合は、相加的に増殖を促進する。 14.5日齢のマウス胚の胚芽層から得られたEGF反応性神経幹細胞は、妊娠8.5日以降に初めて出現するFGF反応性神経幹細胞の直系子孫であると考えられる。神経幹細胞および前駆細胞の潜在的な表現型は、微小環境の複雑な影響に依存する。8～12週齢および17～20週齢のヒト胚の脳室周囲および海馬層から得られた神経細胞をフローサイトフルオロメトリーで免疫表現型解析したところ、妊娠週数とドナー生体材料の個々の体質的特徴の両方に関連する大きな変動が明らかになった。これらの神経前駆細胞をEGF、FGF2、およびNGFを含む選択的無血清培地で培養すると、妊娠週数に大きく依存する速度で神経球が形成される。 5～13週齢のヒト胎児の脳のさまざまな部位からの細胞を、微量の成長因子の存在下でラミニン基質上で単層培養し、FGF2とともに短時間培養すると、3つの神経分化系統すべてのマーカーを持つ細胞の自発的な形成を背景に、ネスチン陽性細胞の割合が高く、6週間増殖を維持します。妊娠13週を超えるヒト胎児の中脳から単離された細胞は、EGFの影響下で増殖し、神経球も形成します。EGFとFGF2の組み合わせを使用することで相乗効果が得られました。神経幹細胞の最も激しい増殖と神経球の形成は、フィブロネクチンを含む基質上でEGF2、IGF1、5％馬血清の存在下で6～8週齢のヒト胎児の大脳皮質組織を培養したときに観察されます。

妊娠週数と、神経移植に適した胎児期中枢神経系の部位に関する疑問は依然として未解決であることに留意すべきである。これらの疑問への答えは、神経管上皮が多層構造を形成する出生前期を通して続く、発達中の脳の神経新生に求めるべきである。幹細胞と新しいニューロンの供給源は放射状グリアであると考えられている。放射状グリアは、脳胞の壁に対して放射状に伸び、脳室の内面と脳壁の外層軟膜面に接する長い突起を持つ細長い細胞から構成される。従来、放射状グリアは、神経芽細胞が腹側から表層部へと移動する神経経路としての機能のみを有し、皮質の正しい層状組織形成過程における骨格的な役割も担っていた。現在では、発生が進むにつれて放射状グリアがアストロサイトへと分化転換することが確立されています。哺乳類では、そのかなりの部分が出生直後に減少しますが、成体まで放射状グリアが保存される動物種では、出生後に神経新生が活発に起こります。

培養すると、げっ歯類の胎児大脳皮質由来の放射状グリア細胞からニューロンとグリア細胞が形成されたが、ニューロンは主に胎児発生の妊娠14～16日目（マウスとラットの大脳皮質における神経新生が最も活発な時期）に形成された。胚発生18日目には、分化はアストロサイトの形成へと移行し、新たに形成されたニューロンの数は大幅に減少した。放射状グリア細胞をGFPでin situ標識すると、15～16日齢のラット胎児の脳小胞腔内で標識細胞の非対称分裂が検出でき、神経芽細胞の免疫学的および電気生理学的特性を持つ娘細胞が出現した。動的観察の結果から、出現する神経芽細胞が放射状グリア細胞の母細胞を利用して軟膜表面へ移動することが注目される。

放射状グリアの内因性マーカーは、中間径フィラメントタンパク質であるネスチンです。GFP標識レトロウイルスで標識し、ネスチン制御下で発現させた細胞を蛍光フローソーティング法で分析した結果、ヒト海馬歯状回および海馬門部の幹細胞（てんかん手術中に採取された組織）がネスチンを発現していることが示されました。したがって、これらの幹細胞は放射状グリアに属し、ヒトでは他の哺乳類と同様に歯状回にのみ保存されています。

同時に、細胞移植の効率は、ドナー細胞の高い生存率、分化能、そして欠陥細胞を置換する能力だけでなく、何よりもまず、その方向性のある遊走によって決定されます。移植細胞の完全な機能統合は、レシピエントの脳の細胞構造を乱すことなく遊走できる能力に依存します。放射状グリアは出生後にほぼ完全に減少するため、成人レシピエントにおいて、ドナー細胞が移植部位から脳損傷部位へどのように移動するかを解明する必要がありました。放射状グリアに依存しない中枢神経系への細胞遊走には2つの種類があります。1つは接線方向遊走、つまり大脳皮質の発達過程において神経芽細胞が放射状グリアネットワークに垂直に移動するという現象、もう1つは「一列に」または「鎖状に」移動するというものです。特に、前頭側脳室下帯から嗅球への神経前駆細胞の移動は、グリア細胞に囲まれた密接した一連の細胞として起こります。これらの細胞はパートナー細胞を遊走基質として利用し、そのような細胞間相互作用を主に制御するのはPSA-NCAM（ポリシアリル化神経細胞接着分子）であると考えられています。したがって、ニューロン遊走は必ずしも放射状グリアや既存の軸索結合の関与を必要としません。前頭遊走路に沿った「糸状」の放射状外細胞運動は生涯にわたって維持されるため、移植された神経前駆細胞を成熟神経系に標的的に送達できる可能性が示唆されます。

脳の発生過程において幹細胞株が存在するという仮説があります。それによれば、脳の発達初期段階において幹細胞は神経上皮細胞であり、成熟するにつれて放射状グリアへと分化転換します。成人期においては、アストロサイトの特徴を持つ細胞が幹細胞の役割を担います。海馬の幹細胞に関する矛盾や、視床結節から発達し層状皮質を持たず放射状グリアが存在しない脳深部における幹細胞に関する矛盾など、多くの議論の余地はありますが、発生過程を通じて幹細胞の表現型が一貫して変化するという明確でシンプルな概念は非常に魅力的です。

成熟ラット脊髄幹細胞を成熟神経系の様々な領域に移植することで、微小環境因子が神経分化細胞の決定とその後の分化に及ぼす影響が明確に実証されました。幹細胞を歯状回または嗅球の神経細胞移動領域に移植すると、移植細胞の活発な移動が観察され、多数のニューロンが形成されました。脊髄およびアンモン角領域への幹細胞移植ではアストロサイトとオリゴデンドロサイトが形成され、歯状回への移植ではグリア細胞だけでなくニューロンも形成されました。

成熟ラットでは、歯状回における分裂細胞の数は1日に数千個に達することがありますが、これは顆粒細胞総数の1%未満です。ニューロンは細胞の50～90%を占め、アストロサイトやその他のグリア細胞は約15%を占めています。残りの細胞はニューロンやグリアの抗原性特性を持たず、内皮細胞抗原を含んでおり、これは歯状回における神経新生と血管新生の間に密接な関係があることを示唆しています。内皮細胞が神経前駆細胞へ分化する可能性を支持する人々は、in vitroにおける内皮細胞がBDNFを合成する能力に言及しています。

神経回路の自己組織化の速度は驚異的です。分化過程において、顆粒細胞の前駆細胞は歯状回へ移動し、アンモン角のSAZゾーンに向かって成長する突起を形成し、錐体グルタミン酸作動性ニューロンおよび介在性抑制性ニューロンとシナプスを形成します。新たに形成された顆粒細胞は2週間以内に既存の神経回路に統合され、最初のシナプスは新生細胞の出現後4～6日という早い時期に出現します。成熟動物にBrdUまたは3H-チミジン（成体幹細胞の同定方法の一つ）を頻繁に投与したところ、アンモン角に多数の標識ニューロンとアストロサイトが見つかりました。これは、歯状回だけでなく海馬の他の部位でも新しいニューロンが形成される可能性を示しています。成熟した脳の海馬歯状回における分裂、分化、細胞死のプロセスに対する関心は、ここで形成されるニューロンが、学習と記憶のプロセスを担う海馬の重要な領域の 1 つに局在しているという事実からも生じます。

このようにして、今日では、神経前駆細胞は成熟げっ歯類の側脳室の脳室下層の細胞に由来することが確立されています。これらの細胞は、縦走するアストログリア細胞によって形成される前部遊走路に沿って嗅球へ移動し、そこで顆粒細胞層に埋め込まれ、この構造のニューロンへ分化します。成体サルの前部遊走路において神経前駆細胞の移動が検出されており、これは霊長類の嗅球で新しいニューロンが形成される可能性を示しています。神経幹細胞は成人ヒトの嗅球から単離され、細胞株へと移植され、そのクローン細胞はニューロン、アストロサイト、およびオリゴデンドロサイトへ分化します。幹細胞は、ラット、マウス、サル、およびヒトの成熟脳の海馬で発見されています。歯状筋膜の顆粒下層の神経幹細胞は、海馬の内側肢と外側肢に移動する前駆細胞の供給源であり、そこで成熟した顆粒細胞とグリア細胞に分化します。歯状筋膜の新規に形成されたニューロンの軸索はCA3領域まで追跡され、これは新しく形成されたニューロンが海馬機能の実現に関与していることを示しています。成体サルの大脳新皮質の連合野では、脳室下層から移動するニューロン前駆細胞が見つかりました。マウスの脳の大脳新皮質の第6層では、以前は休眠状態にあった脳室下層の前駆細胞の移動により、この層のネイティブニューロンが誘発された損傷と死から2～28週間後に、新しい錐体ニューロンが検出されます。最後に、人間の脳における出生後の神経新生の現実は、皮質ニューロンの数が 2 倍に増加し、それが出生後 6 年間継続することによって証明されます。

実践的な細胞移植学において、神経幹細胞および神経前駆細胞の再生・分化過程の制御は、極めて重要な問題です。神経前駆細胞の増殖を抑制する最も重要な因子はグルココルチコイドであり、これは分裂回数を著しく減少させます。一方、副腎の摘出は、逆に有糸分裂回数を大幅に増加させます（Gould, 1996）。注目すべきは、げっ歯類における歯状回の形態形成は、副腎皮質におけるステロイドホルモンの産生と分泌が急激に減少する中で、ストレス反応がない生後2週間に最も活発に起こることです。コルチコステロイドは顆粒細胞の移動を阻害します。つまり、新しいニューロンは歯状回の顆粒層に埋め込まれず、門脈に留まります。同時に、シナプス結合の形成過程も阻害されると考えられています。このような「ステロイド攻撃」から細胞を保護するのは、歯状回の発達期だけでなく、成熟動物においても、増殖する顆粒細胞におけるミネラルコルチコイド受容体とグルココルチコイド受容体の最小限の発現によって行われます。しかし、脳のすべてのニューロンの中で、海馬ニューロンはグルココルチコイド受容体の含有量が最も高く、これが海馬にストレスの影響を与えます。精神的ストレスやストレスの多い状況は神経新生を抑制し、慢性的なストレスは動物が新しいスキルを習得し学習する能力を著しく低下させます。神経幹細胞が主に休眠状態にあることを考慮すると、慢性的なストレスが神経新生に及ぼすより顕著な悪影響は十分に理解できます。妊娠ラットを固定した場合（げっ歯類にとっては非常に強いストレス要因）、出生前ストレスも歯状回の細胞数の減少を引き起こし、神経新生を著しく抑制することがわかりました。グルココルチコイドはうつ病の病因に関与することが知られており、その形態学的には神経新生の阻害、ニューロンおよびニューロン間結合の病理学的再編成、そして神経細胞の死が関与しています。一方、抗うつ化学療法薬はニューロンの新規形成を活性化するため、海馬における新規ニューロンの形成過程とうつ病の発症との関連が裏付けられます。エストロゲンは神経新生に重要な影響を与え、その作用はグルココルチコステロイドとは逆の働きをし、神経前駆細胞の増殖と生存を促進することにあります。エストロゲンは動物の学習能力を著しく向上させることに留意すべきです。一部の研究者は、顆粒細胞数の周期的変化と雌におけるその過剰数をエストロゲンの影響と関連付けています。

神経新生はEGF、FGF、BDNFによって制御されることが知られていますが、マイトジェンや成長因子からの外部シグナルが幹細胞に及ぼす影響のメカニズムは十分に研究されていません。PDGFはin vitroにおいて、神経前駆細胞の分化の方向を維持し、毛様体神経栄養因子（CNTF）はトリヨードチロニンと同様に、主にグリア細胞であるアストロサイトとオリゴデンドロサイトの形成を促進することが確立されています。下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化タンパク質（PACAP）と血管作動性腸管ペプチド（VIP）は神経前駆細胞の増殖を活性化しますが、同時に娘細胞の分化プロセスを阻害します。オピオイドは、特に長期曝露の場合、神経新生を著しく阻害します。しかし、歯状回の幹細胞や神経前駆細胞ではオピオイド受容体が特定されていないため（胚期の分化ニューロンには存在する）、オピオイドの直接的な影響を評価することはできません。

再生医療の実用化のニーズから、研究者は幹細胞の多能性と多分化能の研究に特別な注意を払う必要に迫られています。成体生物の局所幹細胞レベルでこれらの特性を実現できれば、将来的には必要な移植材料の生産を確実に行うことができる可能性があります。神経幹細胞のエピジェネティック刺激により、神経表現型に応じて既に形成された増殖細胞が得られることが既に示されており、その数は限られています。胚性幹細胞の全能性を利用する場合、十分な数の細胞が得られるまでの増殖は神経分化よりも早く起こり、増殖した細胞は容易に神経表現型に変換されます。神経幹細胞を得るために、ES細胞は胚盤胞の内部細胞塊から分離され、LIFの必須存在下で培養されます。これにより、ES細胞の全能性と無制限の分裂能力が維持されます。その後、レチノイン酸を用いてES細胞の神経分化が誘導されます。得られた神経幹細胞をキノリンおよび6-ヒドロキシドーパミンによって損傷を受けた線条体に移植すると、ドーパミン作動性ニューロンおよびセロトニン作動性ニューロンへの分化が起こります。ラット胎児脳室に注入された後、ES細胞由来の神経前駆細胞は、レシピエント脳の様々な領域（皮質、線条体、中隔、視床、視床下部、小脳など）へと移動します。脳室腔に残った細胞は、神経管に似た上皮構造と、個々の非神経組織島を形成します。レシピエント胎児の脳実質において、移植細胞は神経系の3つの主要な細胞型を形成します。これらの細胞の中には、伸長した樹状突起、錐体細胞体、そして脳梁体へ突出する基底軸索を持つものがあります。ドナー由来のアストロサイトは近くの毛細血管まで突起を伸ばし、オリゴデンドロサイトはミエリンマフに密着してミエリンの形成に関与する。このように、体外でES細胞から得られた神経前駆細胞は、微小環境シグナルに適した方向性のある遊走と局所的な分化が可能であり、発達中の脳の多くの領域にニューロンとグリアを供給する。

一部の研究者は、成体生物の局所幹細胞の脱分化および分化転換の可能性について考察している。培養下における細胞の脱分化とその潜在能力の拡大は、マウス神経幹細胞を赤色骨髄に移植し、その後それらから細胞株を作製して機能的に活性な末梢血細胞を得たというデータによって間接的に確認されている。さらに、成熟脳または胎児脳から採取した遺伝子標識（LacZ）ニューロスフェア細胞を、造血抑制された放射線照射マウスの脳に移植すると、幹細胞から神経分化細胞が形成されただけでなく、血液細胞も生成され、脳外で神経幹細胞の多能性が実現されたことが示された。このように、神経幹細胞は骨髄微小環境からのシグナルの影響下で血液細胞に分化し、造血幹細胞への予備的な形質転換が可能となる。一方、骨髄造血幹細胞を脳に移植すると、脳組織の微小環境の影響下でグリア細胞および神経細胞へと分化することが確立されました。その結果、神経幹細胞および造血幹細胞の分化能は組織特異性によって制限されないことが示されました。言い換えれば、脳や骨髄組織の特徴とは異なる局所微小環境の因子が、これらの細胞の分化方向を変化させることができるのです。放射線照射マウスの静脈系に導入された神経幹細胞は、脾臓と骨髄に骨髄系、リンパ系、および未熟な造血細胞の集団を形成することが示されました。in vitroでは、骨髄形態形成タンパク質（BMP）が神経幹細胞の生存と分化に及ぼす影響が確立され、胚発生の初期段階と同様に、神経系またはグリア系への発達が決定されました。 16日齢のラット胎児由来の神経幹細胞培養において、BMPはニューロンとアストログリアの形成を誘導する一方、周産期脳由来の幹細胞培養ではアストロサイトのみが形成された。さらに、BMPはオリゴデンドロサイトの生成を抑制し、in vitroではBMP拮抗薬であるノギンを添加した場合にのみオリゴデンドロサイトが出現する。

分化転換のプロセスは種非特異的である。成熟ラットの線条体に移植されたヒト骨髄造血幹細胞は、外包の白質、同側および対側大脳新皮質へと遊走し、そこでアストロサイト様細胞要素を形成する（Azizi et al., 1998）。骨髄幹細胞を新生マウスの側脳室に同種移植すると、造血幹細胞の遊走は前脳と小脳の構造まで遡ることができる。遊走した細胞は線条体と海馬分子層でアストロサイトへと変化し、嗅球、小脳内顆粒細胞層、脳幹網様体では神経フィラメントに陽性反応を示すニューロン様細胞を形成する。成体マウスに造血細胞を静脈内投与した後、大脳新皮質、視床、脳幹、小脳で GFP 標識ミクロサイトとアストロサイトが検出されました。

さらに、あらゆる種類の結合組織細胞を生み出す骨髄間葉系幹細胞は、特定の条件下で神経分化転換を起こすこともできる（間葉系の胚発生源は神経堤細胞であることを思い出してほしい）。ヒトおよびマウスの骨髄間質細胞をEGFまたはBDNF存在下でin vitro培養すると、神経前駆細胞のマーカーであるネスチンが発現し、様々な成長因子の組み合わせを添加すると、グリア（GFAP）およびニューロン（核タンパク質、NeuN）のマーカーを持つ細胞が形成されることが示された。標識された同系間葉系幹細胞を新生マウスの脳の側脳室に移植すると、受容者の脳の細胞構造を乱すことなく、前脳および小脳に移動して局在する。骨髄間葉系幹細胞は、海馬の線条体および分子層で成熟したアストロサイトへと分化し、嗅球、小脳の顆粒層、網様体に分布してニューロンへと分化します。ヒト骨髄間葉系幹細胞は、in vitroにおいてマクログリアへ分化し、移植後にラットの脳構造に統合されます。成体ラットの海馬への骨髄間葉系幹細胞の直接移植は、脳実質への移行と神経グリアへの分化を伴います。

骨髄幹細胞移植は、ニューロンの過剰な病理学的死を特徴とする中枢神経系疾患に対する細胞治療の可能性を広げる可能性があると考えられています。しかしながら、神経幹細胞と造血幹細胞の相互変換、特に生体内における相互変換の事実を、すべての研究者が認識しているわけではないことに留意する必要があります。これは、これらの分化転換とさらなる発達を評価するための信頼できるマーカーが存在しないことに起因しています。

幹細胞移植は、遺伝性神経病態の細胞遺伝子治療に新たな展望を開く。神経幹細胞の遺伝子改変には、遺伝子調節構造の挿入が含まれ、その産物は細胞周期タンパク質と自動調節モードで相互作用する。このような遺伝子を胚性前駆細胞に導入することで、神経幹細胞を増殖させる。遺伝子改変された細胞クローンの多くは、安定した細胞株のように振舞い、生体内または生体外で形質転換の兆候は見られないが、増殖に対する接触阻害能が顕著である。移植されると、増殖した導入細胞は、細胞構造を破壊したり腫瘍化したりすることなく、レシピエント組織に統合される。ドナー神経幹細胞は統合領域を変形させることはなく、宿主前駆細胞と空間を均等に競合する。しかし、2～3日目には、導入細胞の分裂強度が急激に低下し、これは生体外での増殖に対する接触阻害に対応する。神経幹トランスフェクタントを移植された胚は中枢神経系の発達に異常を示さず、移植組織と接触する脳のすべての領域は正常に発達します。移植後、神経幹細胞のクローンは注入領域から速やかに移動し、多くの場合、前頭路に沿って対応する胚領域を越えて脳の他の領域と適切に統合します。遺伝子組み換えクローンおよびトランスフェクトされた神経幹細胞細胞株の宿主生物の脳への統合は、胚期に限った特徴ではありません。これらの細胞は、胎児、新生児、成人、さらには加齢期の受容体生物の中枢神経系の多くの領域に移植され、適切な統合および分化能力を示します。特に、脳室腔への移植後、トランスフェクトされた細胞は血液脳関門を損傷することなく移動し、脳組織の不可欠な機能細胞成分となります。ドナーニューロンは適切なシナプスを形成し、特異的なイオンチャネルを発現します。血液脳関門の完全性が維持された状態で、トランスフェクタント神経幹細胞の派生物であるアストログリアがプロセスを脳血管まで延長し、ドナー由来のオリゴデンドロサイトがミエリン塩基性タンパク質を発現して神経プロセスを髄鞘形成します。

さらに、神経幹細胞は細胞ベクターとして使用するためにトランスフェクトされます。このようなベクター遺伝子構築物は、神経系の発達に関与する外来遺伝子の生体内における安定発現を可能にし、また、これらの遺伝子産物が中枢神経系の様々な生化学的異常を補う能力を持つことから、既存の遺伝子欠陥を修正するために用いられます。トランスフェクトされた幹細胞の高い遊走活性と、発達中の脳の様々な領域の胚葉への適切な移植により、細胞酵素の遺伝性欠損の完全な回復が期待できます。毛細血管拡張性運動失調症症候群（変異マウス系統pgおよびpcd）のモデル化において、実験動物の小脳からプルキンエ細胞は生後数週間で消失します。これらの動物の脳への神経幹細胞の導入は、プルキンエ細胞と顆粒ニューロンへの分化を伴うことが示されている。pcd変異体では、運動協調運動障害が部分的に改善され、振戦の強度が低下します。オンコナーゼを用いてプルキンエ細胞の変性を誘導した霊長類にクローン化ヒト神経幹細胞を移植したところ、同様の結果が得られました。移植後、ドナー神経幹細胞は小脳実質の顆粒層、分子層、そしてプルキンエ細胞層に存在しました。したがって、神経前駆細胞の遺伝子改変は、外部からの影響を受けにくい、安定した表現型の改変をもたらすことができます。これは、ドナー細胞の生存と分化を阻害する因子がレシピエントにおいて発現する病理学的プロセス（例えば、免疫攻撃時）において特に重要です。

ヒトのムコ多糖症VII型は神経変性と進行性知的障害を特徴とし、マウスではβ-グルクロニダーゼ遺伝子の欠失変異によってモデル化される。β-グルクロニダーゼを分泌するトランスフェクトされた神経幹細胞を、欠陥のある新生レシピエントマウスの脳室に移植すると、ドナー細胞はまず終末帯で見つかり、その後脳実質全体に広がり、変異マウスの脳内のリソソームの完全性を安定的に修復する。テイ・サックス病のモデルでは、レトロウイルスを導入した神経幹細胞を子宮内でマウス胎児に投与し、新生マウスに移植すると、β2ガングリオシドの病的な蓄積につながる変異を持つレシピエントにおいて、β-ヘキソサミニダーゼのβサブユニットが効率的に発現する。

再生医療のもう一つの方向性は、患者自身の神経幹細胞の増殖能と分化能を刺激することです。特に、神経幹細胞は、ラットの脊髄片側切断および脳窒息時にNT-3を分泌し、中隔および基底核でNGFとBDNF、線条体でチロシン水酸化酵素、小脳でリーリン、脳でミエリン塩基性タンパク質を発現します。

しかし、神経新生の刺激という問題は明らかに十分な注意が払われていない。いくつかの研究は、匂いを判別する神経中枢への機能的負荷が、新しいニューロンの形成に反映されることを示唆している。ニューロン接着分子を欠損したトランスジェニックマウスでは、匂いの知覚閾値と短期嗅覚記憶は損なわれていないものの、神経新生の強度の低下と嗅球へ移動するニューロン数の減少が、匂いを判別する能力の低下と相まって現れた。歯状回細胞の機能状態は、神経新生の調節において重要な役割を果たしている。嗅内皮質の破壊後にグルタミン酸が顆粒細胞に及ぼす影響が弱まると、ニューロンの増殖と分化が促進され、海馬への主要な求心性入力である貫通路の線維が刺激されると、神経新生が抑制される。 NMDA受容体拮抗薬は新規ニューロン形成プロセスを活性化する一方、作動薬は逆にニューロン新生の強度を低下させ、実質的にはグルココルチコステロイドの作用に類似しています。文献には矛盾する研究結果が見られます。興奮性神経伝達物質グルタミン酸のニューロン新生に対する阻害効果が実験的に証明されているという情報は、実験的なカインおよびピロカルピンてんかんモデルを用いた動物の海馬における発作活動の増加を伴う前駆細胞の増殖および新規ニューロンの出現の刺激に関するデータと一致していません。同時に、脳の特定領域への多重閾値下刺激（キンドリング）によって引き起こされ、ニューロン死がそれほど顕著ではない従来のてんかんモデルでは、海馬でニューロンの損傷と死が観察されるキンドリング後期にのみニューロン新生の強度が増加します。てんかんにおいては、発作活動が神経新生を刺激し、新たな顆粒ニューロンの異常な局在を引き起こすことが示されており、その多くは歯状回だけでなく門にも出現する。これらのニューロンは、苔状線維の発芽において非常に重要である。なぜなら、その軸索は、通常は存在しない逆側枝を形成し、隣接する顆粒細胞と多数のシナプスを形成するからである。

局所神経幹細胞の使用は、代謝性および遺伝性神経変性疾患、脱髄疾患、および中枢神経系外傷後障害の治療における細胞移植の応用に新たな展望を切り開きます。いずれかの方法に従って細胞移植を行う前に、必要な種類の神経前駆細胞を体外で選択および増殖させ、その後、脳の損傷部位に直接導入します。この場合の治療効果は、損傷細胞の置換、または成長因子およびサイトカインの局所的放出によるものです。この再生可塑性療法では、所定の機能特性を有する十分な数の細胞を移植する必要があります。

成熟脳幹細胞の分子特性と再生・可塑性能、そして異なる組織起源の局所幹細胞の分化転換能力に関する更なる研究も適切と考えられる。現在、骨髄造血幹細胞の抗原スクリーニングは既に実施されており、神経幹前駆細胞（CD133+、5E12+、CD34-、CD45-、CD24）への分化転換能を持つ細胞のマーカー組み合わせが決定されている。in vitroで神経球を形成し、新生免疫不全マウスの脳に移植するとニューロンを形成する細胞が得られている。細胞異種移植学において興味深いのは、進化的に遠い分類群の個体における幹細胞の相互移植の可能性に関する研究結果である。脳腫瘍領域への神経幹細胞移植の結果は、依然として適切な解釈がなされていない。移植細胞は腫瘍体積の境界を越えることなく、腫瘍体積内を活発に移動している。一方、脳の健常部に移植された細胞は、腫瘍に向かって活発に移動することが観察されている。このような移動の生物学的意義については、依然として疑問が残る。

神経幹細胞、およびES細胞から得られる他の神経前駆細胞の移植は、高度に精製された神経前駆細胞を使用した場合にのみ成功することが留意されるべきである。なぜなら、未分化胚性幹細胞は、免疫能のある成人のレシピエントに移植されると、必然的に奇形腫や奇形癌へと変化するからである。ドナー細胞懸濁液中に少量の低分化細胞が含まれているだけでも、移植の腫瘍形成能が急激に高まり、腫瘍の発生や非神経組織の形成のリスクが許容できないほど高まる。均質な神経前駆細胞集団を得るには、正常な胚発生の特定の段階で生じた細胞をドナー組織の代替源として使用することが必要となる。別の方法としては、系統特異的な選択によって不要な細胞集団を慎重に排除する方法がある。ES細胞をin vitroで成長因子に十分に曝露させないまま神経移植に使用することも危険である。この場合、神経管に固有の構造の形成を伴う神経分化プログラムの失敗を排除することはできません。

今日では、神経幹細胞が中枢神経系の病理学的に変化した領域に向性を示し、顕著な再生・可塑性効果を有することは極めて明らかです。神経組織細胞死の部位における微小環境は、移植細胞の分化の方向性をモデル化し、中枢神経系の損傷領域における特定の神経要素の欠損を補います。一部の神経変性過程においては、神経発生を再現するための神経シグナルが生じ、成熟脳の神経幹細胞はこの情報に反応することができます。数多くの実験データが、神経幹細胞の治療可能性を明確に示しています。中大脳動脈を結紮した動物（虚血性脳卒中のモデル）に神経幹細胞クローンを脳槽内に投与すると、特にFGF2と共に神経幹細胞を移植した場合に、脳の破壊的に変化した領域の面積と体積を縮小するのに役立ちます。免疫細胞化学的には、ドナー細胞が虚血部位に移動し、その後、損傷を受けていないレシピエントの脳細胞と統合することが観察される。実験的脳卒中を発症させたラットの脳にマウス神経上皮細胞株MHP36の未熟細胞を移植すると、感覚運動機能が改善し、これらの細胞を脳室に導入すると認知機能が強化される。神経形成されたヒト骨髄造血細胞をラットに移植すると、虚血性障害による大脳皮質の機能不全が解消される。この場合、異種神経前駆細胞が注入部位から脳組織の破壊的変化部位に移動する。ラットの大脳皮質の外傷性損傷に対する相同骨髄細胞の頭蓋内移植は、運動機能の部分的な回復をもたらす。ドナー細胞は生着し、増殖し、ニューロンおよびアストロサイトへの神経分化を経て、病変に向かって移動する。クローン化されたヒト神経幹細胞を、実験的脳卒中を起こした成体ラットの線条体に注入すると、損傷した中枢神経系細胞が置き換えられ、障害された脳機能が部分的に回復します。

ヒト神経幹細胞は主に、神経幹のより尾側に位置する部分よりもはるかに遅く発達する胎児終脳から分離されます。43～137日齢のヒト胎児の脊髄から神経幹細胞を分離できることが示されています。これは、EGFおよびFGF2の存在下でこれらの細胞がニューロスフェアを形成し、初期継代で多能性を示し、ニューロンおよびアストロサイトに分化するためです。しかし、神経前駆細胞を長期間（1年以上）培養すると多能性が失われ、アストロサイトにしか分化できなくなり、単能性になります。局所神経幹細胞は部分的な球切除の結果として得られ、LIFの存在下で培養して再生させた後、中枢神経系の他の部分に神経変性変化がある同じ患者に移植できます。臨床においては、脳の基底核の損傷を伴う脳卒中患者に対し、神経幹細胞を用いた細胞補充療法が初めて実施されました。ドナー細胞の移植により、多くの患者において臨床状態の改善が認められました。

神経幹細胞が中枢神経系損傷の際に神経組織のさまざまな領域に生着、移動、統合する能力があることで、局所的だけでなく広範囲（脳卒中または窒息）、多巣性（多発性硬化症）、さらには全体的（ほとんどの遺伝性代謝疾患または神経変性認知症）な病理学的プロセスに対する細胞療法の無限の可能性が開かれると考える研究者もいる。実際、クローン化されたマウスおよびヒトの神経幹細胞を、移植の8か月前にメチルフェニルテトラピリジン（パーキンソン病モデル）の導入によって誘発された中線条体のドーパミン作動性ニューロンの変性を伴うレシピエント動物（それぞれマウスおよび霊長類）に移植すると、ドナーの神経幹細胞はレシピエントの中枢神経系に統合される。1か月後、移植された細胞は中脳に沿って両側に局在する。ドナー由来のニューロンの一部は、移植に対する免疫反応の兆候がないにもかかわらず、チロシン加水分解酵素を発現している。6-ヒドロキシドーパミンを投与されたラット（パーキンソン病の別の実験モデル）では、移植細胞の宿主脳内の微小環境への適応は、移植前の神経幹細胞の培養条件によって決定された。体外でEGFの影響下で急速に増殖する神経幹細胞は、28日間培養された細胞よりも、損傷した線条体におけるドーパミン作動性ニューロンの欠損をより効果的に補った。著者らは、これは体外での神経前駆細胞の細胞分裂過程において、対応する分化シグナルを感知する能力が失われるためであると考えている。

いくつかの研究では、神経栄養因子の供給源として線条体胎児細胞を線条体損傷部へ移植し、同時に中脳腹側部のドーパミン作動性ニューロンを移植することで、損傷した線条体の再神経支配プロセスへの影響の有効性を高める試みがなされました。結果として、神経移植の有効性は、線条体胎児神経組織の導入方法に大きく依存することが判明しました。線条体実質の損傷を防ぐため、線条体胎児神経組織標本を脳室系へ移植する研究の結果、パーキンソン病の運動障害に対するプラスの効果に関する情報が得られました。

しかし、他の研究では、ドーパミン作動性ニューロンを含む腹側中脳の胎児神経組織標本の脳室への移植、および片側パーキンソン症候群のラットの線条体へのGABA作動性胎児神経要素の移植は、ドーパミン作動性ニューロンの機能障害の回復を促進しないことが実験的に示されています。対照的に、免疫細胞化学分析は、ラットの線条体に移植された腹側中脳のドーパミン作動性ニューロンの生存率が低いというデータを確認しました。腹側中脳の胎児神経組織の脳室内移植の治療効果は、脱神経した線条体への胎児線条体細胞標本の同時移植という条件下でのみ実現されました。著者らは、この効果のメカニズムは、胚性線条体のGABA作動性要素が脳室内腹側中脳移植の特異的ドーパミン作動性活動に及ぼす正の栄養効果に関連していると考えている。移植における顕著なグリア反応は、アポモルフィン試験パラメータのわずかな退行を伴っていた。後者は、さらに血清中のGFAP含有量と相関しており、これは血液脳関門の透過性の侵害を直接的に示唆していた。これらのデータに基づき、著者らは、血清中のGFAP濃度は移植の機能状態を評価するための適切な基準として使用でき、GFAPなどの神経特異的抗原に対する血液脳関門の透過性の増加は、レシピエントの神経組織への自己免疫損傷による移植失敗の発生における病因的リンクであると結論付けた。

他の研究者の視点から見ると、移植後の神経幹細胞の生着と統合は安定しており、生涯にわたって持続する。なぜなら、ドナー細胞は移植後少なくとも2年間はレシピエントの体内に存在し、その数に大きな減少は見られないためである。未分化状態の神経幹細胞は免疫拒絶反応を引き起こすのに十分なレベルでMHCクラスIおよびII分子を発現しないという事実でこのことを説明しようとする試みは、低分化神経前駆細胞に関してのみ真実であると考えられる。しかし、レシピエントの脳内のすべての神経幹細胞が未熟な休眠状態で保存されているわけではない。それらのほとんどは分化を経て、その過程でMHC分子が完全に発現する。

特に、実験的パーキンソン症候群の治療において、ドーパミン作動性ニューロンを含む胎児性腹側中脳標本の線条体内移植の有効性が不十分であることは、移植されたドーパミン作動性ニューロンの生存率が低い（わずか5～20%）ことに関連しており、これは移植中の脳実質の局所的外傷に伴う反応性神経膠症によって引き起こされます。脳実質の局所的外傷とそれに伴う神経膠症は、血液脳関門の完全性を破壊し、神経組織の抗原、特にOCARとニューロン特異抗原が末梢血中に放出されることが知られています。血液中にこれらの抗原が存在すると、それらに対する特異的な細胞傷害性抗体の産生と自己免疫攻撃の発生を引き起こす可能性があります。

V. Tsymbalyukら（2001）は、中枢神経系は血液脳関門によって免疫系から隔離された免疫学的に特権的な領域であるという従来の見解が依然として有効であると報告している。文献レビューにおいて、著者らは、この見解が哺乳類の脳における免疫プロセスの本質と完全には一致していないことを示唆する複数の研究を引用している。脳実質に導入された標識物質は深頸部リンパ節に到達し、抗原を脳内に注入すると、体内で特異的抗体が形成されることが確立されている。頸部リンパ節の細胞は、注入後5日目から増殖によってこのような抗原に反応する。特異的抗体の形成は、脳実質への皮膚移植中にも明らかになっている。レビューの著者らは、脳からリンパ系への抗原輸送に関するいくつかの仮説的経路を提示している。その一つは、血管周囲腔からくも膜下腔への抗原の移行である。脳の大きな血管に沿って局在する血管周囲腔は、脳内のリンパ系に相当すると考えられています。2つ目の経路は白線維に沿って篩骨を通り、鼻粘膜のリンパ管へと続きます。さらに、硬膜には広範なリンパ管網が張り巡らされています。リンパ球に対する血液脳関門の不透過性も、かなり相対的です。活性化リンパ球は、脳の「免疫フィルター」構造の透過性に影響を与える酵素を産生できることが証明されています。後毛細血管細静脈レベルでは、活性化Tヘルパー細胞が損傷を受けていない血液脳関門を通過します。脳内に抗原を呈示する細胞が存在しないという説は、批判に耐えません。現在、中枢神経系において少なくとも3種類の細胞が抗原を呈示する可能性が確実に証明されています。まず、これらは骨髄由来の樹状細胞であり、脳内の大血管沿いおよび白質に局在しています。次に、抗原は脳血管の内皮細胞に提示することができ、MHC抗原と関連して、これらの抗原に特異的なT細胞のクローン増殖をサポートします。最後に、ミクログリア細胞とアストログリア細胞は抗原提示剤として機能します。中枢神経系における免疫応答の形成に関与するアストログリア細胞は、免疫エフェクター細胞の特性を獲得し、多数の抗原、サイトカイン、免疫調節因子を発現します。γインターフェロン（γ-INF）と共にインキュベートすると、in vitroにおいてアストログリア細胞はMHCクラスIおよびII抗原を発現し、刺激されたアストログリア細胞は抗原提示とリンパ球のクローン増殖の維持が可能になります。

脳組織の損傷、術後炎症、浮腫、および胎児神経組織移植に伴うフィブリン沈着は、血液脳関門の透過性亢進を引き起こし、CD3+CD4+リンパ球の自己寛容性、感作、および活性化を阻害します。自己抗原およびアロ抗原の提示は、γ-INFに反応するアストロサイトおよびミクログリア細胞によって行われ、MHC分子、ICAM-1、LFA-I、LFA-3、コ刺激分子B7-1（CD80）およびB7-2（CD86）、ならびにIL-1α、IL-1β、およびγ-INFの分泌を介して行われます。

したがって、脳内移植後の胎児神経組織の生存期間が末梢投与後よりも長いという事実は、移植免疫の誘発が欠如していることとはほとんど関係がありません。さらに、単球、活性化リンパ球（細胞傷害性CD3+CD8+およびTヘルパー細胞）とそれらが産生するサイトカイン、および末梢移植胎児神経組織の抗原に対する抗体は、その拒絶プロセスにおいて重要な役割を果たします。胎児神経組織におけるMHC分子の発現レベルが低いことは、神経移植のT細胞免疫プロセスに対する抵抗性を長くするための条件を作り出す上で確かに重要です。これが、実験において、胎児神経組織の脳への移植後の免疫炎症が皮膚移植後よりもゆっくりと進行する理由です。それにもかかわらず、個々の神経組織移植の完全な破壊は6か月後に観察されます。この場合、MHCクラスII抗原によって拘束されるTリンパ球は、主に移植領域に局在する（Nicholas et al., 1988）。異種移植神経移植において、細胞傷害性Tリンパ球（Lyt-2）ではなくヘルパーT細胞（L3T4+）の枯渇が、レシピエントマウスの脳におけるラット神経組織の生存期間を延長することが実験的に確立されている。神経移植の拒絶反応は、宿主マクロファージおよびTリンパ球の浸潤を伴う。その結果、宿主マクロファージおよび活性化ミクログリア細胞は、抗原提示免疫刺激細胞としてin situで機能し、ドナーMHCクラスI抗原の発現増加は、レシピエントの細胞傷害性Tリンパ球のキラー活性を増強する。

神経移植の拒絶反応を、ドナーの内皮細胞やグリア細胞に対するレシピエントの免疫系の反応によって説明しようとする数々の推測的な試みを分析することは無意味である。なぜなら、純粋な神経前駆細胞株でさえ免疫攻撃を受けるからである。注目すべきは、脳細胞がFasリガンドを発現し、脳に浸潤するTリンパ球上のアポトーシス受容体（Fas分子）に結合してアポトーシスを誘導することが、中枢神経系における移植の長期生存メカニズムにおいて重要な役割を果たしていることである。これは、自己免疫性バリアを介した組織の典型的な防御メカニズムである。

V. Tsymbalyukら（2001）が正しく指摘しているように、胎児神経組織移植は、脳抗原に感作された細胞や活性化細胞、抗体の関与、そして局所的なサイトカイン産生による炎症の発生を特徴とします。この際、脳抗原に対する既存の感作が重要な役割を果たします。これは中枢神経系疾患の発症中に発生し、移植抗原に向けられることがあります。そのため、組織非適合性神経移植の真の長期生存は、シクロスポリンAによる免疫系の抑制、またはレシピエントのCD4陽性リンパ球へのモノクローナル抗体の導入によってのみ達成されます。

したがって、組織の免疫学的適合性に関連する問題を含め、神経移植に関する多くの問題は未解決のままであり、これらの問題は、対象を絞った基礎研究と臨床研究を行った後でのみ解決できます。