人多能干细胞来源OLIG2+前体细胞向运动神经元的分化调控

人胚干细胞（hESCs）或诱导多能干细胞（iPSCs）分化的脊髓运动神经元(motor neurons, MN)移植为治疗MN变性或损伤提供了可能。我们建立了人多能干细胞向神经系统分化的方法，并相继分化出OLIG2+前体和HB9+MN，但由MN前体向MN转变的机制不明。iPSCs分化中，OLIG2+细胞仅15%可变为MN,远低于hESCs分化（50-60%）。这一差异为我们研究MN前体向MN转化的调控提供了重要的模型。运用细胞生物学、分子生物学及表观遗传学手段，我们分析两类干细胞分化过程中组蛋白修饰、DNA甲基化的差异，并用遗传学方法在特定分化阶段改变介导这些修饰的酶类，研究表观遗传因素对OLIG2向HB9转变的作用。结果将阐明这一转变的机制，并可指导我们提高人ESCs和iPSCs向运动神经元的分化效率。我们还将通过继续延续本研究以期发现前体细胞向终末分化的一般原理。

不同来源的细胞系（人胚胎干细胞和不同iPS细胞系）向运动神经元分化过程中，其分化效率相差较大，提示我们不同细胞携带的表观遗传修饰可能参与了细胞命运决定的调控过程。通过比较人胚胎干细胞系和不同iPS细胞系向神经分化过程中基因及表观遗传差异，我们发现IRX2在神经分化效率较高的细胞系中高表达，但在神经分化效率较低的细胞系中不表达。通过分析不同分化阶段IRX2的表达，发现IRX2主要在神经分化的早期发挥作用。近年来先后发现了一些lncRNA对基因表达发挥着重要的调控作用，我们在神经分化过程中发现lncRNA PAX6的表达不影响人胚胎干细胞的“干性”，但是可以促进EB法神经分化过程中rosettes结构的生成。定量PCR显示过表达lncRNA PAX6能够上调PAX6基因的表达，表明lncRNA PAX6参与了人早期神经发育的调控，可能与神经管的发育有关。在调控神经分化的非编码RNA方面，我们发现miR-552在胚胎干细胞时期基本没有表达，随着神经分化过程的进行，miR-552的表达逐渐升高并且在神经前体细胞和神经细胞成熟两个时期出现两个表达高峰，进一步研究表明表明miR-552的出现，促进了神经前体细胞数量的维持和增加，同时抑制了神经前体细胞向成熟神经元的分化。这些与神经分化相关的转录因子及调控因子的发现，将更好的促进我们对神经发育的理解，指导神经分化。