As células-tronco pluripotentes humanas (PSCs), incluindo tanto células estaminais embrionárias humanas (hESCs) e as células-tronco pluripotentes induzidas (iPSCs), têm a capacidade de gerar qualquer tipo de célula no corpo, incluindo neurónios ^1-3. Diferenciação dirigida de vários subtipos neuronais de PSCs humanos é a chave para a aplicação dessas células na medicina regenerativa. A geração de subtipos funcionais neuronais durante o desenvolvimento é um processo complexo, que envolve a indução da linhagem neuronal, a especificação de progenitores regionais ao longo do eixo rostro-caudal, e a diferenciação dos tipos de pós-mitóticos neuronais a partir dos progenitores regionais ^4,5. A partir de 2001, vários sistemas foram criados para gerar linhagem neural de hESCs, que forneceram uma plataforma para a geração subseqüente de subtipos neuronais ^6,7. Com base em princípios de desenvolvimento, vários tipos de neurônios, como espinhal neurônios motores ^8-12, mesencéfalo dopneurônios aminérgicos ^13-15, e as células da retina neural ^16,17 foram especificadas de forma eficiente PSCs humanos. Isto foi feito pela aplicação de morfogénios críticos que são importantes para a especificação de um destes tipos de neurónios durante o desenvolvimento in vivo. Outros protocolos também foram desenvolvidos para promover a diferenciação de neurónios em hESCs utilizando quer outros factores ^18-20, tais como as moléculas pequenas, ou por co-cultura com outros tipos de células para ajudar a promover a diferenciação ^21.

O neocórtex humano é altamente desenvolvida e contém muitos tipos de células, incluindo neurônios glutamatérgicos que desempenham um papel importante na aprendizagem, memória e função cognitiva ^22,23. O primeiro passo na geração de neurónios glutamatérgicos na cultura é especificar células progenitoras telencefálicos. Grupo Yoshiki Sasai o primeiro relataram a diferenciação de precursores dirigido telencefálicos de rato CES (mESCs) utilizando um suspensio isento de soron cultura na presença de DKK1 (que inibe a via de sinalização Wnt), bem como LeftyA (que inibe a sinalização nodal) ^24. Posteriormente, vários grupos, incluindo a nossa também relataram a especificação dos precursores telencefálicos de PSCs humanos em soro meio livre ^25-27. A geração de precursores de PSCs telencefálicos humanos não requer a utilização de morfogénios exógenas e a eficiência na geração destes precursores é muito mais elevada do que aquela a partir de mESCs ^26,27. Aqui, um sistema quimicamente definido para a indução neural que foi bem estabelecida por grupo de Zhang ⁷ foi descrita. Sem a adição de factores exógenos caudalizing, este protocolo eficiente gera precursores telencefálicos de PSCs humanos ^27. Esses progenitores pode, então, ser diferenciadas em células progenitoras dorsal ou ventral, regulando a sinalização de Wnt e sonic hedgehog (SHH). Dorsal Os progenitores podem ainda se diferenciar em neurônios e glutamatérgicafficiently ^27. Além disso, este protocolo também funciona bem para a geração de neurónios glutamatérgicos do iPSCs humano ^28, que permite a geração de neurónios específicos do paciente, que podem ser utilizados para explorar o mecanismo de acção, assim como terapias potenciais para uma grande variedade de doenças . Além disso, o nosso sistema também fornece uma plataforma para explorar o desenvolvimento e especificação de diversos tipos neuronais no telencéfalo.