人胚胎干细胞（Human Embryonic Stem Cells，hESCs）及诱导性多能干细胞(Induced Pluripotent Stem Cells，iPSCs)是两类重要的多能性干细胞，可分化成为多种类型的细胞用于组织修复，在再生医学中意义重大。这两类干细胞用于临床治疗的重要前提是如何获得高质量的分化细胞并有效降低由多能性所带来的潜在致瘤风险。对于iPSCs而言，除多能性干细胞所面临的共性问题外，如何改进重编程技术，提高重编程质量也是需要解决的重要问题。本研究从两个方面，探讨如何通过调控ZEB1改进胚胎干细胞分化神经元的效率和质量，以及如何利用磷脂酸提高重编程效率和质量。　　第一部分 ZEB1调控人胚干细胞神经分化的研究　　多能性干细胞来源的分化细胞为细胞替代治疗和基于生物工程的干细胞应用带来了新的希望。然而，多能性干细胞的分化是一个非常耗时的过程，因不完全的分化而具有肿瘤形成的风险、难以有效地获得特定的细胞类型等这些缺陷严重限制了干细胞的应用。　　为识别有效调控神经分化的候选基因并获得用于细胞替代治疗的特定细胞类型，用神经干细胞和由神经干细胞重编程而来的诱导性多能干细胞(iPSCs)进行了筛选，发现了上皮-间质转化EMT转录因子ZEB1在神经干细胞中高表达，而在iPS细胞中表达量较低甚至不表达。基于已有的模拟体内神经发育过程的神经分化体系，发现ZEB1在人胚胎干细胞(hESCs)中不表达，而在向神经上皮、神经前体细胞至神经元的分化过程中的表达逐渐增加。因此在人的ESCs中分别用CRISPR/Cas9和tet-on诱导过表达的系统构建了ZEB1敲除和诱导过表达的细胞系。发现，神经分化过程中敲除ZEB1对早期神经分化影响较小，可能是由于ZEB2（ZEB家族的另一个成员）的补偿作用。但是，在神经前体向神经元分化阶段，多数ZEB1敲除的细胞在贴壁培养1周后死亡，说明ZEB1在神经元转化过程中发挥着不可或缺的作用。因此分别在分化的不同时期进行ZEB1的诱导表达。研究发现在ES时期过表达ZEB1导致克隆不完整，多数克隆死掉的现象，而将残存的克隆继续培养，即使是在ES培养基中仍然有部分细胞伸出神经丝状的结构，免疫荧光染色确定是Tuj1阳性的神经元。在分化过程中过表达ZEB1能够加速神经分化，促进神经元的成熟。并且将分化细胞体内注入到侧脑室，与对照组相比，ZEB1组细胞的过度增殖比例较少，说明在体内也更为成熟，体内移植安全性较高。并且，过表达ZEB1能够得到高比例的vGLUT1阳性的兴奋性神经元（84.7±10.2％）。而对照组所得到的神经元类型则比较均衡。　　总之，发现了EMT转录因子ZEB1能够加速神经分化并促进神经元的成熟及向兴奋性神经元的分化。这些结果有利于人类干细胞在细胞替代及退行性疾病的治疗中的应用。　　第二部分磷脂酸调控重编程的研究　　多能性诱导干细胞的产生需要很多不同种类的脂类，例如磷脂酸(PA)，来满足细胞快速分裂和生长的需求。而PA作为脂类合成的前体物质，是否会影响细胞重编程的过程，依然需要研究。通过慢病的方式将Yamanaka四因子(OSKM)导入小鼠胚胎成纤维细胞，发现PA能有效促进iPS克隆的形成。在培养基中添加400μM的PA能够将重编程的成功率提升4-5倍。而抑制细胞内PA的产生极大的减少iPSC的克隆生成数量。但外源性PA的添加能够挽救因内源性缺失造成的克隆大量减少的情况。并且在PA处理下产生的iPS细胞克隆(PA-iPSCs)表达多能性细胞标记因子，如Oct4，Nanog，并在体内和体外都具有向三胚层分化的潜能。当注射进入小鼠囊胚后能够形成嵌合体老鼠。进一步的研究发现，重编程效率的升高主要是由于细胞凋亡的减少，PA添加能够促进心磷脂在线粒体内膜上的积累，从而降低细胞色素c的自线粒体内膜的释放，并通过降低凋亡执行者caspase7的活性来抑制细胞凋亡。而PA处理后Bcl-2相对量的升高同样有助于抑制凋亡。另外，也观察到相伴发生的在间质-上皮转化(MET)前短暂的上皮-间质转化(EMT)过程，可能也有利于重编程的进程。同时基因芯片数据同样支持以上的结果，发现表明存在显著的膜富集基因，通过膜锚定蛋白的功能而发挥生物学作用。　　发现了一种新的细胞培养添加剂，能够通过降低细胞凋亡而有效提高重编程的效率，这对产生高质量的iPS细胞具有重要意义。