如果失去造血干细胞，我们都会很快死去。这些骨髓细胞日复一日、年复一年地补充红细胞和白细胞。皮肤、肝脏、肠道，或许还有其他器官，也被认为拥有自己的干细胞，可以替换受伤和死亡的细胞。但大脑不同：长期以来的传统观点认为它没有干细胞——这可能部分是因为如果它的细胞不断被替换，它将难以保留记忆。相反，大脑一开始拥有的细胞数量就超过了它一生通常所需的数量。“自然界一开始就给了你过多的脑细胞，并假设你不会做任何愚蠢的事情，比如进入拳击台或不戴头盔骑摩托车，”加拿大卡尔加里大学的神经科学家塞缪尔·魏斯（Samuel Weiss）说。在大多数情况下，自然界做得很好，因为我们大多数人不需要替换。
然而，关于脑干细胞的传统观点如今正在改变。尽管尚未有人从成年哺乳动物的大脑中明确分离出干细胞，但魏斯和其他研究人员已在实验室中诱导小鼠脑细胞表现出干细胞的特性。他们有充分的理由希望有一天能够让成年人脑中的细胞也表现出干细胞的特性——并可能替换因中风或亨廷顿病、帕金森病等疾病而受损的组织。
哈佛医学院的埃文·斯奈德（Evan Snyder）是这一新兴领域的领导者之一。1992年，他宣布他和他的同事从新生小鼠的大脑中提取出类干细胞。具体来说，这些细胞来自小脑——一个在大脑出生后短暂发育期内持续发育的运动协调区域。这些未成熟的细胞呈无定形扁平状，缺乏成熟神经元长而精密的连接纤维——轴突和树突。在正常情况下，这些细胞会迅速分化成特化细胞，不再自我繁殖。但斯奈德用携带一个基因的逆转录病毒感染了它们，这个基因促使细胞分裂。这些细胞不仅繁殖了，而且还开始分化出三种主要类型的成熟脑细胞：传递信息的神经元；包围毛细血管、形成血脑屏障的星形胶质细胞；以及产生绝缘神经元的髓磷脂的少突胶质细胞。
尽管它们的起源有些人工，斯奈德声称他操纵的细胞符合真正干细胞的要求：它们能够自我繁殖和维持，并且能够产生大脑中所有主要的细胞类型。但它们仅仅是实验室里的一个稀奇事物吗？为了找出答案，斯奈德将这些基因工程细胞注入了新生小鼠的大脑中，并使用了一个基因标记来追踪它们。（当这些标记细胞暴露在特殊染料下时会变成蓝色。）小鼠成熟后，他将它们杀死并检查了它们的大脑。
斯奈德发现，这些标记细胞确实分化成了神经元和其他脑细胞——它们的命运取决于它们所定居的部位——有些还与现有的脑细胞形成了正常的突触连接。更重要的是，分化后，这些细胞停止了分裂，就像正常的脑细胞一样——这可能是因为大脑中存在某种抑制分裂的内在信号。迄今为止，斯奈德已将他的类干细胞注射到超过1000只小鼠体内，从未见到导致肿瘤的失控细胞生长。
然而，斯奈德的长期目标是，看他的植入细胞能否修复某些类型的脑损伤。在最近的实验中，他发现它们很可能可以。例如，当他将细胞注射到人工诱发中风的新生小鼠体内时，细胞迁移到受损区域。有些分化成神经元和少突胶质细胞，这些细胞在缺氧（如中风）时最常受损。斯奈德认为，这些细胞可能如此容易地迁移和成熟，是因为它们正在响应类似于胚胎发育过程中出现的发育信号——也许是生长因子，在这种情况下是由垂死的神经元或其邻近细胞释放的。他推测，普通的成熟脑细胞可能已经失去了对这类信号的响应能力，或者这些信号可能以某种方式被抑制了。
在他最新的研究中，斯奈德和他的同事正在利用他的干细胞进行一种基因疗法。他们将一个编码泰萨克斯病患儿体内缺失酶的基因 spliced 到细胞中。这种酶能分解大脑中的细胞废物。没有这种酶，废物会在患儿大脑中堆积，导致严重的智力迟钝和死亡。斯奈德发现，一旦植入小鼠大脑，这些基因工程细胞就开始产生这种酶，其水平被认为足以缓解人类疾病的症状。他认为，在一个患有泰萨克斯病的大脑中，干细胞可能会自然地扩散并在整个受损的大脑中产生其关键酶。
与此同时，魏斯采取了不同的方法来修复大脑中的细胞。他一直在研究从脑核心室管膜下层提取的细胞。在小鼠中，这个区域会产生特化的细胞，用于替换嗅球中磨损的细胞，嗅球是大脑中控制嗅觉的部分。魏斯发现，通过用一种叫做表皮生长因子（EGF）的蛋白质处理室管膜下层细胞，这些细胞（就像斯奈德实验中的细胞一样）既能自我复制，也能复制出三种主要的脑细胞类型。魏斯说，他和斯奈德的方法都促进细胞分裂，他的方法通过EGF的外部信号，而斯奈德的方法则通过内部遗传指令。他说，更多的研究将决定哪种策略更有效。然而，两者都利用了活跃分裂的细胞尚未分化成特化组织这一事实。
最近，魏斯和他的同事多伦多大学的康斯坦斯·克雷格（Constance Craig）和德里克·范德库伊（Derek van der Kooy）发现，将EGF注射到小鼠大脑中能刺激新神经元的生长。这些细胞扩散到室管膜下层附近的区域，包括参与调节运动功能的纹状体。这意义重大，因为在亨廷顿病患者中，这个区域的神经元会死亡。“我认为非常原始的方法——仅仅是注入EGF——似乎有可能替代亨廷顿病中失去的神经元，”魏斯说。
目前，实验室小鼠实验与人类脑损伤细胞疗法之间的差距巨大。然而，斯奈德和魏斯都相信，他们的实验表明人脑有自我修复的潜力，甚至可能确实拥有自己的干细胞，只是数量太少，不足以有效修复微小损伤以外的任何损伤。注入EGF可能是一种帮助方法；移植从人类事故受害者大脑中提取并经过处理使其具有干细胞特性的细胞，可能是另一种方法。
“有时，当大脑受到严重损伤时，”斯奈德说，“它会试图启动这些相同的机制，但却无法达到你所期望的程度。我从中得到的启示是，大脑渴望自我修复——可以说，它在发出求救信号。现在，如果我们理解这些求救信号的语言，我认为我们就可以填补这个空白，提供帮助，要么提供大脑低水平产生的更多因子，要么提供额外的干细胞来补充大脑自身的供应。”
