目的:急性中枢神经系统（central nervous system,CNS）损伤和慢性神经退行性疾病的发生与不可逆的神经元丢失有关,最终导致永久性神经功能障碍。脊髓损伤（spinal cord injury,SCI）是一种常见的CNS损伤,是脊柱损伤最严重的并发症,导致神经元不可逆性缺失,从而导致损伤平面以下感觉、运动和自主神经功能障碍或缺失。到目前为止,临床上没有较为有效的方法促进神经功能恢复,因此神经元再生与功能重建是最具挑战性的医学难题之一。近年来,细胞重编程在细胞替代治疗、疾病模型建立、药物筛选等方面得到广阔的应用,直接神经元重编程也引起了广泛关注,成为治疗神经退行性疾病和CNS损伤的新策略。本研究通过基因编辑技术将星形胶质细胞直接重编程为运动神经元（motor neurons,MNs）,探讨内源性非神经细胞重编程为脊髓MNs的可能性。作为概念验证研究,我们利用CRISPRa系统激活内源性转录因子Ngn2和Isl1,在体外和体内将小鼠脊髓星形胶质细胞直接高效地转化为功能性MNs,为重编程技术运用于临床SCI的细胞治疗提供理论依据和实验基础。方法:原代分离培养新生小鼠脊髓星形胶质细胞,运用免疫荧光染色评估第三代脊髓星形胶质细胞纯度;构建sg RNA-Ngn2,sg RNA-Isl1慢病毒载体,通过q RT-PCR和Western-Blot检测sg RNA靶基因激活效率;利用慢病毒载体将激活效率相对较高的sg RNA-Ngn2,sg RNA-Isl1和d Cas9-VP64一起导入第三代脊髓星形胶质细胞,将其重编程为神经元;结合q RT-PCR、免疫荧光染色及全细胞膜片钳的方法检测诱导的神经元类型及功能;运用相同的方法诱导小鼠胚胎成纤维细胞（mouse embryonic fibroblasts,MEFs）向神经元转化,通过免疫荧光染色及全细胞膜片钳分析诱导的神经元类型及功能;利用AAV载体（血清型9）将sg RNA-Ngn2,sg RNA-Isl1和d Cas9-VP64一起注入成年h GFAP-Cre ERT2;Ai14报告小鼠脊髓,在病毒注射不同时间运用免疫荧光染色进行神经发生相关分析及神经元类型的检测;在病毒注射42 dpi,将逆行示踪剂,霍乱毒素B亚单位（cholera toxin subunit B,CTB）注射到小鼠坐骨神经,CTB注射后7天处死小鼠,分析脊髓腰段CTB标记的神经元,以此来检测在h GFAP-Cre ERT2;Ai14小鼠脊髓转分化的神经元的轴突投射。结果:1)CRISPRa上调内源性基因Ngn2和Isl1的表达;2)激活内源性Ngn2和Isl1能够使原代培养的小鼠脊髓星形胶质细胞获得运动神经元特性;3)激活内源性Ngn2和Isl1能够使MEFs转化为功能性运动神经元;4)在体激活内源性Ngn2和Isl1能够使成年小鼠脊髓星形胶质细胞转化为运动神经元;5)成年小鼠脊髓白质星形胶质细胞不能转化为神经元;6)成年小鼠脊髓星形胶质细胞转化的运动神经元能够将轴突投射到坐骨神经;结论:CRISPRa系统靶向转录因子Ngn2和Isl1能够在体内和体外有效地将小鼠脊髓星形胶质细胞转化为功能性运动神经元。