Menneskelige pluripotente stamceller (PSCs), inkludert både menneskelige embryonale stamceller (hESCs) og indusert pluripotent stamceller (iPSCs), har kapasitet til å generere hver celletype i kroppen, inkludert nerveceller ^1-3. Rettet differensiering av ulike nevrale subtyper fra menneskelige PSCs har nøkkelen for anvendelse av disse cellene i regenerativ medisin. Den generasjonen av funksjonelle nevrale subtyper under utvikling er en kompleks prosess som involverer induksjon av nevrale avstamning, spesifikasjonen av regionale stamfedre langs Rostro-caudal aksen, og differensiering av post-mitotiske Nevron typer fra de regionale forfedre ^4,5. Starten i 2001, har flere systemer er etablert for å generere nevrale avstamning fra hESCs, som har gitt en plattform for den påfølgende generasjonen av nevrale subtyper ^6,7. Basert på utviklingsmessige prinsipper, flere neuron som for eksempel spinal motor ^8-12 nevroner, midbrain dopaminergic nevroner ^13-15, og nevrale retinal celler ^16,17 er effektivt spesifisert fra menneskelige PSCs. Dette ble gjort ved å bruke kritiske morphogens som er viktige for spesifisering av disse neuron typer under in vivo utvikling. Andre protokoller er også utviklet for å fremme differensieringen av hESCs i nevroner ved hjelp av enten ytterligere faktorer ^18-20 for eksempel små molekyler, eller ved ko-dyrking med andre celletyper å bidra til å fremme differensiering ^21.

Den menneskelige neocortex er høyt utviklet og inneholder mange celletyper, inkludert glutamatergic nevroner som spiller en viktig rolle i læring, hukommelse og kognitiv funksjon ^22,23. Det første trinnet i å generere glutamatergic nevroner i kultur er å spesifisere telencephalic stamceller. Yoshiki Sasai gruppe først rapporterte rettet differensiering av telencephalic forløpere fra mus ESCs (mESCs) med en serum-free suspension kulturen i nærvær av NOK1 (som hemmer Wnt signalering) samt LeftyA (som hemmer nodal signalering) ^24. Senere har flere grupper inkludert vår også rapportert spesifisering av telencephalic forløpere fra menneskelige PSCs i serum fritt medium ^25-27. Generering av telencephalic forløpere fra menneskelige PSCs krever ikke bruk av eksogene morphogens og effektiviteten i å generere disse forløperne er mye høyere enn det fra mESCs ^26,27. Her har et kjemisk definert system for neural induksjon som var godt etablert av Zhang gruppe ⁷ blitt beskrevet. Uten tilsetning av eksogene caudalizing faktorer, genererer denne protokollen effektivt telencephalic forløpere fra menneskelige PSCs ^27. Disse stamfedre kan deretter differensiert i dorsal eller ventral stamfedre ved å regulere signalering av Wnt og sonic hedgehog (ssh). De dorsale stamfedre kan videre skille ut glutamatergic nevroner efficiently ^27. I tillegg fungerer denne protokollen også godt for generering av glutamatergic nevroner fra menneske ²⁸ iPSCs, som gjør det mulig for generering av pasient-spesifikke nevroner som kan benyttes til å utforske virkningsmekanismen så vel som potensielle terapi for et stort utvalg av sykdommer . Dessuten gir systemet vårt også en plattform for å utforske utvikling og spesifisering av ulike nevrale typer i telencephalon.