项目名称： | 神经分化各阶段细胞命运决定的调控网络研究及其转化应用 |
首席科学家： | 章小清 同济大学 |
起止年限： | 2012.1至2016.8 |
依托部门： 大班益智游戏 | 上海市科委 教育部 |
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一、关键科学问题及研究内容
（一）拟解决的关键科学问题
四川大学王牌专业
本项目要解决的关键科学问题是：1）多能干细胞分化为神经外胚层细胞并区域化为部位特异性神经前体细胞、以及部位特异性的神经前体细胞终末分化为神经元或胶质细胞的过程是由哪些信号和胞内因子决定的；2）如何将体外定向分化过程和体内胚胎发育相结合，揭示胚胎发育过程中各神经细胞类型生成的调控网络及分子网络的异常对早期胚胎发育的影响；3调薪理由）人类神经系统分化发育和小鼠之间存在哪些异同，现有的通过对小鼠研究获得的知识哪些是适用于人类，以及人类有哪些特征性之处区别于小鼠；4）如何根据神经分化过程中的
决定信号和胞内决定因子建立高效的生成特定类型神经细胞的技术方法，包括程序性分化、去分化和转分化新年朋友祝福语, 并用来治疗某些中枢神经系统疾病。具体分解为以下几点：
1. 基于我们已经建立的并结合其他实验室建立的多能干细胞高效定向分化方法，将人类ES细胞分化为神经外胚层细胞（Neuroectoderm极端的意思）和中胚层-内胚层细胞（Meso-endoderm用卡纸做手工）。另一方面，将神经外胚层细胞继续分化为神经前体细胞（Neuroprogenitor）。横向比较神经外胚层细胞和中胚层-内胚层细胞；纵向比较上游的多能干细胞、神经外胚层细胞和其下游的神经前体细胞，进行基因表达谱分析，从而提炼出神经外胚层细胞特有的信号网络和转录调控网络。同时通过调控这些信号网络和转录网络，分析其在神经外胚层细胞分化中的作用；以及是否可以通过调控这些网络提高神经定向分化的效率；或研究这些信号和转录网络是否能使神经前体细胞或星型胶质细胞去分化为神经外胚层细胞。同时结合早期正常胚胎标本，分析体外神经外胚层细胞分化是否和体内发育过程吻合；结合神经系统发育异常早期胚胎标本，分析某些分子网络异常是否和早期胚胎发育缺陷相关；并通过比较人类和小鼠的神经外胚层分化，分析进化过程中的保守性和特异性。
2. 在Wnt、维尼小熊SHH、BMP、RA等变形素的作用下，将神经外胚层细胞区域化为前脑背侧或腹侧神经前体细胞，脊髓背侧或腹侧神经前体细胞。横向比较各部位特异性的神经前体细胞；纵向比较上游的神经外胚层细胞、神经前体细胞和其下游的神经元或胶质细胞，进行基因表达谱分析，从而提炼出各部位特异神经前体细胞的信号网络和转录调控网络。其中既包括调控区域化部位的胞外胞内信号分子传递，也包括调控神经前体细胞分化发育阶段的胞外胞内信号分子传递。通过调控这些信号网络和转录网络，分析其在神经前体细胞分化中的作用；以及是否可以通过调控这些网络提高神经定向分化的效率；或研究这些信号和转录网络是否能使不同部位特征的神经前体细胞互相转换或使胶质细胞去分化为部位特异的神经前体细胞。结合胚胎标本，分析体外神经外胚层区域化机制是否和体内发育过程吻合，以及分子网络异常是否和某些神经系统早期发育缺陷相关；并通过比较人类和小鼠的神经前体细胞分化过程，分析进化过程中的保守性和特异性。
3. 自我坚定将前脑腹侧MGE（Medial Gangalia Eminence）神经前体细胞分化为GABA抑制性中间神经元及前脑胆碱能神经元。将脊髓腹侧神经前体细胞分化为脊髓前角胆碱能运动神经元或少突胶质细胞。通过单细胞mRNA-Sequencing分析各细胞类型之间的基因表达谱，提炼神经前体细胞终末分化为特定类型神经细胞的调控信号网络和转录因子网络。分析这些调
控网络在不同亚型神经元或在胶质细胞分化中的作用；探讨通过调控这些网络提高特定类型神经细胞分化效率的方法；探讨通过这些调控网络将星型胶质细胞直接编程为GABA抑制性中间神经元、前脑胆碱能神经元、脊髓前角胆碱能运动神经元或少突胶质细胞的方法。同样结合胚胎标本，分析这些体外神经分化过程中的调控机制是否和体内发育过程吻合及其与某些早期胚胎发育缺陷的关联；并通过比较人类和小鼠的神经生成或胶质生成过程，分析进化过程中的保守性和特异性。
