在灵长类动物进化过程中,大脑新皮层的大小和复杂性被认为是人类拥有高级认知能力的基础。灵长类大脑皮层产生了丰富的脑回和脑沟,表面积也因此扩大,这种现象主要是由于新皮层中神经元数量的增加导致的,而神经元的增加主要是不同类型的神经祖细胞的增殖造成的。ARHGAP11B是迄今为止第一个也是唯一一个表明能够促进基底祖细胞产生和增殖的人类特异性基因,其优先表达于人类胎儿新皮层的神经祖细胞,进而促进大脑新皮层的进化扩张。研究表明,在小鼠,雪貂和狨猴等ARHGAP11B转基因动物中,大脑皮层基底祖细胞和上层神经元皆有不同程度的的增加,揭示了ARHGAP11B基因在促进大脑皮层进化扩张过程中的作用。在本课题中,我们通过CRISPR/Cas9基因编辑系统构建了一株纯合的ARHGAP11B敲除的人诱导多能干细胞系（hi PSC）。ARHGAP11B敲除的hi PSC有正常核型（46,XX）,表达多种多能性标记物,能在小鼠体内自发分化为三个胚层。将ARHGAP11B敲除的hi PSC进行神经干细胞的定向诱导分化,一周后免疫荧光检测神经干细胞的特异性标志物Nestin,结果显示,与野生型hi PSC相比,ARHGAP11B敲除的hi PSC分化后的神经干细胞形态明显较差,且分化效率也有所降低。这说明ARHGAP11B基因缺失会影响hi PSC的神经干细胞分化功能,也验证了ARHGAP11B基因对人神经祖细胞的产生有一定影响。接下来我们建立斑马鱼模型进一步研究ARHGAP11B基因对低等动物的作用。我们将人特异性ARHGAP11B基因利用Tol2转座系统导入斑马鱼胚胎,构建了ARHGAP11B转基因斑马鱼模型。通过对转基因斑马鱼大脑切片的免疫荧光,我们发现相比于野生型斑马鱼,转基因斑马鱼大脑中Sox2（根尖神经胶质细胞a RG和基底神经胶质细胞b RG的特征性表达转录因子）、PCNA（一种循环细胞的标记物,以识别增殖性祖细胞）、PH3（组蛋白H3的磷酸化,细胞增殖的标记物）、Tbr2（在BP中表达,基础中间祖细胞b IPs的标记因子）、Satb2（深层神经元的转录调节物）的表达都有不同程度的增加,且转基因斑马鱼大脑表面出现较多的褶皱。由此可见,ARHGAP11B基因的表达确实增加了斑马鱼大脑皮层中BP的丰度,产生了更多的上层神经元,进而促进了斑马鱼大脑皮层的发育。ARHGAP11B转基因斑马鱼和野生型斑马鱼的鱼身、内脏、鱼尾等不同组织的形态学观察结果显示,ARHGAP11B转基因并没有对斑马鱼的其他非大脑组织产生影响。综上所述,本课题为ARHGAP11B基因的功能研究提供了一种新的细胞模型和动物模型。