中枢神经系统退行性疾病严重危害着人类的健康,胚胎干细胞有希望为神经系统疾病细胞替代性治疗提供细胞来源。研究胚胎干细胞的神经分化过程,建立从全能性细胞向神经细胞诱导分化过程,获得具有神经干细胞特性的前体细胞,不仅为疾病细胞治疗的实验研究提供材料,而且为神经系统早期发育的研究提供良好的模型。本研究包括三方面工作:(一)通过诱导分化从小鼠胚胎干细胞获得了较为均一的神经胶质前体细胞,并将这种胚胎干细胞来源的神经胶质前体细胞用于多发性硬化疾病模型小鼠的移植治疗,发现能有效缓解其症状,改善其运动机能。为了进一步研究治疗效果的作用机制,我们建立了高效表达荧光素酶的小鼠胚胎干细胞株,将其分化成神经胶质前体细胞,用于细胞在动物活体内的追踪和分析,这将有利于研究移植细胞在体内的迁移和分化。(二)本实验室建立人胚胎干细胞系之后,我们利用此细胞系开展了人胚胎干细胞神经分化的工作。通过实验建立了稳定的人胚胎干细胞神经分化方法,利用分子标记物细胞免疫荧光染色和RT-PCR对从人胚胎干细胞分化不同阶段的神经前体细胞进行了鉴定。人胚胎干细胞分化所得神经前体细胞(hES-NPC)具有神经干细胞的特性(OCT4-SOX2+NESTIN+),悬浮培养能形成具有典型形态的神经球,并能进一步分化为神经元、神经胶质细胞和少突胶质细胞;此外还建立了神经前体细胞单层扩增培养、冻存复苏,以及在此细胞通过质粒转染进行基因过表达的方法。(三)利用人胚胎干细胞分化所得的神经前体细胞,研究了体外培养中bFGF对人神经前体细胞的作用。发现bFGF能有效促进hES-NPC的增殖,抑制其向神经元的分化,并能增强其迁移;我们对这些现象的内在机制进行了初步探索,我们的结果提示,bFGF在hES-NPC中结合其受体,激活下游MAPK、PI3K和PKC信号通路,通过促进β-catenin进入细胞核,启动下游基因的转录来调节细胞增殖和分化。bFGF可能通过提高integrinα等细胞粘附分子的转录来调节hES-NPC的迁移性。此外,bFGF还可能与Notch和BMP通路存在信号对答。以上研究,为我们利用人胚胎干细胞为模型,以其分化所获得的神经细胞为平台,进行早期人体神经发育分子机制的研究奠定了基础,也为高效诱导人胚胎干细胞分化为可用于疾病治疗的细胞提供了新思路。摘要