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人类胚胎干细胞(hESCs)自建立以来就被认为是研究发育生物学，进行药物筛选以及用于再生医疗的有力工具。hESCs具有在体外无限扩增的能力和分化为三个胚层所有细胞的潜能，这些特性结合在一起就可能满足目前的替代治疗中进行大规模细胞移植时所需的细胞量。与小鼠胚胎干细胞(m ESCs)不同，对hESCs的转基因操作效率较低，这限制了hESCs在研究发育和基因功能方面的应用。最近有研究表明基于慢病毒载体的Tet-on诱导系统可以比较高效地在hESCs中调控外源基因的表达，也有人使用类似的方法诱导hESCs定向分化为神经和心肌细胞。目前广泛使用的诱导分化方法需要通过形成拟胚体(EB)，在培养环境中加入不同生长因子，与其它细胞共同培养以及进行细胞分选等方法来实现，与之相比通过控制转录因子的表达诱导细胞分化的效率更高，花费的时间也更少。而且通过研究不同转录因子对细胞分化的影响也有助于我们理解细胞分化的信号机制，并对传统的分化手段进行优化和改善。 通过将hESCs分化为骨骼肌细胞可以建立起一个在体外研究人类骨骼肌发育的良好模型，而且获得大量可移植的成肌细胞也被认为是治疗某些肌肉退行性疾病如杜氏肌营养不良症的方法。与肌肉卫星细胞相比，hESCs在体外可以稳定的培养，大量扩增，具有数量上的优势，然而目前建立的骨骼肌分化方法都较为复杂，耗时太长。 另一方面，转录因子在发育过程中的在时间和空间上的表达模式是十分重要的，因此在细胞分化过程中通过调控转录因子在不同的时间表达和表达的持续时间可以帮助我们更好地理解发育和分化过程中细胞的不同命运是如何决定的。 在本课题中我们发现通过过表达成肌调节因子家族的成员Myod，可将hESCs高效地诱导为骨骼肌细胞，整个分化的过程经历了多能的胚胎干细胞，中胚层细胞，肌肉前体细胞，成肌细胞，和终末分化的多核肌管这几个阶段，这与在小鼠中研究的胚胎发育时肌肉发生的过程类似。通过对Myod表达持续时间的控制我们发现外源Myod持续表达一周的时间就足以诱导hESCs向骨骼肌细胞的分化，完成整个分化的过程则需要不到两周，而最终获得的终末分化的骨骼肌细胞可占细胞总量的90％左右。据我们所知，这是首次通过单个转录因子诱导hESCs在体外分化为终末的成体细胞，这也将为hESCs在肌肉退行性疾病中的应用打下一定基础。 另外，我们还发现在不同分化状态的hESCs中启动胰腺发育的关键转录因子Ngn3的表达可分别诱导hESCs分化为类似神经元或胰腺内分泌细胞的细胞。尽管对获得的分化细胞特征还需要深入鉴定，分化的条件也需要进一步优化。这些结果仍将有助于我们通过hESCs对胚胎发育和细胞命运决定进行更多的了解。