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研究目的:为增加端脑背侧大脑皮质中谷氨酰胺能神经元的分化率,减少端脑腹侧γ-氨基丁酸能神经元的产生,本论文拟探讨应用小分子cyclopamine抑制人多能干细胞(human pluripotent stem cells,hPSCs)自发分化过程中分泌的内源性腹侧化因子Sonic hedgehog(SHH),为体外模拟人大脑皮质发育,构建退行性疾病模型,研究中枢神经系统发病机制、分子通路以及相关药物筛选等提供细胞模型。研究方法:(1)应用自发分化方法诱导人胚胎干细胞(human embryonic stem cells,hESCs)至端脑神经元,应用细胞免疫荧光法探究所分化的神经元中是否包含起源于端脑腹侧的γ-氨基丁酸能神经元。(2)在hESCs分化第10天,持续加入0、2.5、5 μM三个浓度梯度的腹侧化因子SHH抑制剂cyclopamine至分化第25天。应用实时定量聚合酶链式反应(quantitative real time polymerase chain reaction,qPCR),细胞免疫荧光染色法,免疫印迹法和谷氨酸试剂盒比较得出最适cyclopamine加药浓度。(3)在hESCs分化的第1,7,10天均加入方法(2)中探究出的最适浓度的cyclopamine至分化第25天,应用qPCR,细胞免疫荧光染色法比较得出cyclopamine抑制端脑腹侧神经元的最佳加药天数。(4)将方法(2)和(3)中探究出的cyclopamine最适加药浓度和最佳加药天数应用至唐氏病人的iPSCs细胞系(DS1,三倍体(疾病组);DS2U,二倍体(对照组))中,诱导其分化至前脑背侧神经元,探究DS1细胞系分化的神经元与DS2U细胞系相比存在的缺陷。研究结果:(1)应用自发分化法诱导hESCs分化得到的端脑神经元中确实含有γ-氨基丁酸能神经元,并且这些GABA阳性神经元可以和端脑腹侧侧神经节隆起(lateral ganglionic eminence,LGE)的标记物MEIS2共标,说明这些神经元起源于端脑腹侧LGE区域。(2)5 μM cyclopamine可有效抑制端脑腹侧细胞的产生,增加背侧细胞的数量。(3)在分化第1至第25天连续加入5μM cyclopamine可有效提高皮质谷氨酰胺能神经元的分化率,减少γ-氨基丁酸能神经元的产生。(4)将(2)(3)中探讨出来的cyclopamine最优条件应用至唐氏病人的诱导人能干细胞(human induced pluripotent stem cells,hiPSC)分化中,与对照组iPSCs(DS2U)相比,疾病组iPSCs(DS1)分化得到的谷氨酰胺能神经元表现出囊泡谷氨酸转运体BNPI+密度下降的缺陷,而在未加入cyclopamine的DS2U和DS1-iPSCs分化得到的神经元中,BNPI+密度没有显著性差异。研究结论:(1)在hPSCs分化第1天加入5 μM cyclopamine至分化第25天,可显著降低腹侧Y-氨基丁酸能神经元的分化率并显著提高背侧谷氨酰胺能神经元的分化率。(2)应用cyclopamine有助于唐氏病人iPSCs来源的谷氨酰胺能神经元表现分泌囊泡谷氨酸转运体BNPI+减少的缺陷,能够更好的在体外模拟DS病理表型。