生物行移动版

来自囊胚期胚胎的人类胚胎干细胞（hESCs）以及从小鼠和人类体细胞诱导的多能干细胞（iPSCs）为科学进步、生物医学研究和药物开发提供了前所未有的机遇。

运动神经元（MNs）是位于脊髓的一类特殊神经元，其轴突以有序的离散模式指令控制肌肉活动。它们因脊髓性肌萎缩和肌萎缩侧索硬化（渐冻症）等疾病而受损。目前已开发出多种从hESCs和hiPSCs分化MNs的方法，但这些程序仍存在分化步骤繁琐、耗时（长达2个月）、需要遗传操作和反复病毒感染、效率低且产量低等局限性。此外，分化培养基中含有不确定因素、动物细胞或动物产品，因此不适用于临床。从人类多能干细胞快速、高效、高产诱导MNs的发育条件是神经元发育研究、药物筛选和细胞替代疗法的关键要素。

中美研究人员在前期高效神经诱导的基础上，通过严格控制神经形成的时间进程并全面优化神经元生长的细胞外基质（ECM）及培养条件，开发了一种快速（约20天）、高效（约70%）、高产（>250%）的化学定义贴壁培养方法，可从hESCs和hiPSCs诱导培育出成熟且功能化的MNs。该研究显著改善了MN的培育条件，有助于推动人类MNs在治疗中的应用。

有趣的是，研究人员发现了人类多能干细胞诱导形成运动神经元的命运规范：在神经分化初始阶段（第3天），需要苯丙酸去甲睾丸酮化学抑制剂化合物C和BMP信号等神经形成诱导因素的存在。这些发现揭示了一个原生神经先驱群体，其可采用早期和晚期命运，并且其在人类神经规范过程中的发生时间比此前公认的更早。

研究人员应用该方法对人类运动神经元发育进行分子解剖机制研究，首次证明胰岛素基因增强结合蛋白-1（ISL1）是由人类胚胎干细胞培育形成成熟及功能化人类MNs所必需的。有趣的是，与小鼠中ISL1缺失或减少导致MNs损失并转换为V2a中间神经元命运不同，人类ISL1损耗并不会引起细胞死亡或V2a中间神经元转换，这意味着人类和啮齿类动物之间的MN发育具有不同的调节机制。该研究的发现改进了MN分化策略，推进了对人类神经规范和MN发育的理解，并为人类发育研究、药物研发和再生医学提供了宝贵的工具。