由于疾病的发生、年龄的增长、以及外伤,常常导致了神经元细胞死亡和病变。然而,传统观念认为人体内的神经元细胞是无法再生的,导致了神经系统疾病成为长期困扰临床医学的难题。神经系统疾病的发生,通常会导致患者产生意识、运动、感觉方面的障碍,对患者的生活往往造成很大困扰。随着生物学和医学研究的不断发展,干细胞疗法的出现为神经系统疾病的治愈带来了希望。我们希望通过神经干细胞移植的方法对神经系统疾病进行治疗,由于无法从人体内直接获得神经干细胞,我们只能在体外利用细胞诱导分化的方法来获取神经干细胞。经过科学家们以动物为模型对体内神经系统发育的不断研究,以及在体外构建神经分化/转分化体系的不断探索,已经能够成功通过体外诱导的方法获得神经干细胞,包括多种以ES/iPS细胞为起始细胞的神经分化体系和以不同体细胞为分化起始细胞的神经转分化体系。本研究利用人源ES/iPS细胞为分化起始细胞,通过体外定向诱导得到神经前体细胞(NPCs)。根据以往的研究基础,本研究通过更换细胞培养过程中的包被基质进行创新,并优化分化培养基,得到了一种新型的诱导方法。实验分为两组:1.以ES细胞为分化起始细胞,2.以iPS细胞为分化起始细胞。在体外细胞水平,利用实时定量PCR、流式细胞分析、免疫荧光等方法对分化过程中不同时间点的细胞,NPCs的下游分化能力进行分析,同时,利用膜片钳技术评价神经元细胞的电信号传导能力;在体内实验中,利用新生SD大鼠构建侧脑室移植模型,检测人源NPCs细胞在体内的存活、分化和迁移能力。实验结果表明:首先,在UC1-iPS细胞向NPCs分化过程D7,神经花环结构出现,流式细胞分析结果表明Pax6阳性率达80%左右,Nestin阳性率达90%左右,高效分化得到NPCs,分化过程历时7天,分化快速;在H1-ES/UC1-iPS细胞向NPCs分化的过程中,通过对H1-ES/UC1-iPS细胞以及分化过程中D1、D3、D5、D7细胞样品的检测发现,多能性基因Nanog表达量随着分化进程不断降低,Sox2由于其在ES/iPS细胞和NSCs中均高表达的特点在此分化体系中始终维持高表达,而Nestin、Sox1、Pax6这些NSCs特异性基因表达上调;其次,新型神经分化体系诱导产生的NPCs能够很好的在体外向下游分化为不同种类的神经元细胞及神经胶质细胞;第三,新型神经分化体系诱导产生的NPCs下游分化得到的神经元细胞具有良好的电信号传导能力;第四,通过新生大鼠侧脑室移植实验,发现新型神经分化体系诱导产生的NPCs能够在动物体内稳定的存活、分化和迁移。整个神经分化过程仅需7天,相较传统分化方法具有快速的特点;其次,D7时Nestin阳性细胞达90%、Pax6阳性细胞达80%,具有分化高效的特点;分化体系简单,干扰因素少,具有稳定的特点;综上所述,我们成功的建立了一种新型的神经分化体系,且该体系具有稳定、快速、高效的特点。从临床应用角度来讲,该分化体系在治疗神经系统疾病方面,具有巨大的应用意义。