Mänskliga pluripotenta stamceller (PSC), både mänskliga embryonala stamceller (hESCs) och inducerade pluripotenta stamceller (iPSCs), har kapacitet att generera alla celltyp i kroppen, inklusive nervceller ^1-3. Riktad differentiering av olika neuronala subtyper från mänskliga PSC är nyckeln för tillämpningen av dessa celler i regenerativ medicin. Den generation av funktionella neuronala subtyper under utveckling är en komplex process som involverar induktion av neurala härstamning, specifikation av regionala stamfäder längs Rostro-caudal axeln och differentieringen av post-mitotiska neuron typer från de regionala stamceller ^4,5. Från och med 2001 har flera system etablerats för att generera neurala härkomst från hESCs som har gett en plattform för nästa generation av neuronala subtyper ^6,7. Baserat på utvecklingsmässiga principer, flera neuron typer såsom spinal motoriska neuroner ^8-12, mitthjärnan DOPaminergic neuroner ^13-15 och neurala näthinnans celler ^16,17 har effektivt anges från humana PSC. Detta gjordes genom att kritiska morfogener som är viktiga för att specificera dessa neuron typer under in vivo-utvecklingen. Andra protokoll har också utvecklats för att främja differentiering av hESCs till nervceller med hjälp av antingen ytterligare faktorer ^18-20 såsom små molekyler eller genom samodling med andra celltyper för att främja differentiering ^21.

Den mänskliga neocortex är högt utvecklad och innehåller många celltyper, inklusive glutamaterga nervceller som spelar en viktig roll i inlärning, minne och kognitiv funktion ^22,23. Det första steget vid generering av glutamaterga neuroner i odling är att ange telencephalic progenitorceller. Yoshiki Sasai grupp rapporterade först riktade differentiering av telencephalic prekursorer från mus ekonomiska och sociala råd (mESCs) med en serumfritt suspensioN-kulturen i närvaro av DKK1 (som inhiberar Wnt signalering) liksom LeftyA (som inhiberar nodal signalering) ^24. Därefter har flera grupper inklusive vår rapporterade också specifikationen av telencephalic prekursorer från mänskliga PSC i serumfritt medium ^25-27. Den generation telencephalic prekursorer från mänskliga PSC kräver inte användning av exogena morfogener och effektivitet i att generera dessa prekursorer är mycket högre än den från mESCs ^26,27. Här har ett kemiskt definierat system för neural induktion som väl grundades av Zhang grupp ⁷ har beskrivits. Utan tillsats av exogena caudalizing faktorer genererar detta protokoll effektivt telencephalic prekursorer från mänskliga PSC ^27. Dessa stamfäder kan sedan delas in i dorsala eller ventrala föregångare genom att reglera signalering av Wnt-och Sonic hedgehog (SHH). Den dorsala stamfäder vidare kan differentiera till glutamaterga neuron efficiently ^27. Dessutom fungerar detta protokoll också väl för generering av glutamaterga neuroner från humant iPSCs ^28, som möjliggör generering av patientspecifika neuroner som kan utnyttjas för att undersöka verkningsmekanismen samt potentiella terapier för en stor mängd sjukdomar . Dessutom ger vårt system också en plattform för att undersöka möjligheten att utarbeta och specifikation av olika neuronala typer i telencephalon.