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热门产品 | 东抗生物腺病毒新抗体对灵敏度再提升！
2024.12.27
iPSC神经分化“细胞因子语言”全解码——从多能到特异，精准构建神经微世界的编程指南
2025/12/01
关键因子与时间窗
Day0–10（前脑/皮质命运指定）
Noggin/LDN-193189B：BMP抑制剂，Noggin通过抑制BMP信号，解除对神经分化的“刹车”，是启动神经命运的经典因子。
SB-431542：TGF-β/Activin A抑制剂，进一步消除非神经分化的干扰，与Noggin协同，高效地将细胞命运推向神经轨道。
CHIR99021（可选）：GSK-3β抑制剂，适度激活Wnt信号。
FGF-2：诱导早期起到促进细胞存活、增殖，并协同促进神经前体细胞形成。
核心发育逻辑：多巴胺能神经元位于中脑黑质，其退行性死亡是导致帕金森病的主要原因。模拟胚胎中脑发育过程，依次实现“神经诱导→腹侧化→中脑化→成熟”，特化为中脑腹侧的多巴胺能神经元。
关键因子与时间窗
Day0-10（前脑/皮质命运指定）
双SMAD抑制：基础步骤。
Day11-30（腹侧化和中脑化）
SHH：最关键的“腹侧化”信号。SHH的梯度浓度至关重要，通常与激动剂Purmo或SAG联用，精确地将神经前体细胞向腹侧中脑诱导。
FGF-8b：关键的“中脑化”信号。与SHH协同作用，特异性驱动前体细胞向中脑多巴胺能神经元分化。
CHIR99021：适度激活Wnt通路，对于中脑多巴胺能神经元的存活和成熟至关重要。但浓度需要精确控制，过强的Wnt信号会导致细胞命运偏离。
BDNF：开始促进神经元的存活和初始分化。
抗坏血酸(VC)：抗氧化剂，显著促进多巴胺能神经元的成熟，增强其电生理活性，并提高酪氨酸羟化酶的表达。
Day31+（成熟阶段）
BDNF、GDNF：是多巴胺能神经元的存活因子，能显著增强其存活率和酪氨酸羟化酶的表达，并促进神经突触生长。
TGF-β3：增强多巴胺能神经元的分化和成熟。
抗氧化物：继续使用，保护其免受氧化应激损伤。
鉴定标志物：酪氨酸羟化酶（TH+）、转录因子Nurr1（NR4A2+）、Pitx3、FoxA2。
核心发育逻辑：运动神经元位于脊髓腹角，其轴突投射至肌肉，控制自主运动。其分化策略核心是通过“尾侧化→腹侧化”路径。先将神经前体细胞指定为脊髓身份，再进一步腹侧化为运动神经元。
关键因子与时间窗
Day0-10（神经诱导与尾侧化阶段）
双SMAD抑制+视黄酸（RA）：通过最强“尾侧化”信号RA，激活特定的Hox基因家族，引导神经前体细胞获得脊髓身份。
Day11-20（腹侧化与运动神经元特化阶段）
SHH：在RA提供了脊髓背景后，SHH负责极端的“腹侧化”。高浓度的SHH（或其激动剂）会将细胞命运推向脊髓腹侧最末端，从而特化为运动神经元前体。
视黄酸（RA）：RA与SHH协同，进一步促进运动神经元特异性转录因子的表达。
Day21+（成熟阶段）
神经营养因子BDNF、GDNF、CNTF：三者共同作用，为运动神经元提供强有力的存活支持，促进其神经突的延伸，并引导其与肌肉细胞形成功能性神经肌肉接头。
IGF-1：促进运动神经元的存活和成熟。
DAPT：Notch信号抑制剂，促使细胞退出细胞周期，加速终末分化。
鉴定标志物：转录因子Islet-1（Isl1+）、HB9（MNX1+）、胆碱乙酰转移酶（ChAT+）。
核心发育逻辑：大脑皮层的兴奋性神经元主要由谷氨酸能神经元构成，负责高级认知功能。其分化相对复杂，涉及层状特化。在神经诱导基础上，抑制腹侧化信号，并适时调控Wnt/β-catenin通路。
关键因子与时间窗
Day0-15（前脑/皮质命运指定）
双SMAD抑制：基础步骤。
Wnt信号抑制：与脊髓分化相反，皮质分化需要抑制Wnt信号。常用小分子抑制剂如IWR-1或DKK-1确保神经前体细胞获得前脑身份。
SHH信号抑制：环巴胺等SHH抑制剂可以防止细胞向腹侧命运偏移，确保其向背侧皮质谷氨酸能神经元发展。
Day16-30（皮质神经元生成与层状特化）
FGF-2：促进放射状胶质细胞的扩增。
时序性调控：深层的皮层神经元会先产生，而浅层的神经元后产生。在体外，可以通过控制分化时长来富集特定层次的神经元。视黄酸的晚期加入可能有助于上层皮质神经元的生成。
BDNF：开始促进新生神经元的存活和初步分化。
Day31+（成熟阶段）
BDNF：皮质神经元存活和突触成熟的关键因子。
NT-3：对皮质神经元的发育有促进作用。
鉴定标志物：Tbr1（深层），Ctip2（第五层），Satb2（第二/三层），VGlut1（谷氨酸能神经元标志）。
关键因子与时间窗
Day0-10（前脑/皮质命运指定）
双SMAD抑制：基础步骤。
Day11-30（腹侧化与MGE特化）：
SHH（高浓度）：决定性步骤。使用较高浓度的SHH或其激动剂（SAG），将前脑前体细胞特化为腹侧端脑的MGE命运，是GABA能中间神经元的主要来源。
FGF：与SHH协同作用。
Day31+（成熟阶段）：
BDNF、GDNF：支持GABA能神经元的成熟和存活。
撤除DKK1：在分化后期撤除Wnt抑制剂，有助于GABA能神经元表达的神经肽（SST，PV）的成熟。
DAPT：分化后期加入Notch抑制剂，可以促使细胞退出细胞周期，加速其终末分化。
鉴定标志物：GABA，GAD67，以及特定亚型标志物如小清蛋白（PV+）、生长抑素（SST+）。
○ 星形胶质细胞
星形胶质细胞为神经元提供营养支持、维持离子平衡、参与突触功能调节。
关键因子与时间窗
Day0-14（神经前体细胞生成）
○ 少突胶质细胞
少突胶质细胞负责形成髓鞘，包裹神经元轴突，确保神经信号快速、准确地传递。
关键因子与时间窗：
东抗视角：
iPSC的神经定向分化是一条由一系列细胞因子精密编排的、不可逆转的“单行道”。每一步的走向，都依赖于特定细胞因子在正确的时间、以正确的浓度和活性出现。
高纯度与高活性是细胞因子发挥作用的基础；批间一致性是建立可重复分化体系的前提；严格的功能验证是确保每一批产品“不仅合格，更要有效”的承诺。
这正是东抗作为重组蛋白原料的高新技术企业，反复强调质量的原因所在。
作为您可靠的重组蛋白合作伙伴，东抗生物致力于提供经多种细胞模型验证、性能稳定的重组蛋白产品，覆盖DKK-1、IGF、FGF、BDNF、PDGF、GDNF、CNTF、Noggin、NT-3等各类神经分化关键因子，助力您的科研探索与产业转化。
如果您正在规划或优化iPSC神经分化方案，欢迎随时与我们联系。我们的技术团队将为您提供专业的产品与技术支持。
1. Highly efficient neural conversion of human ES and iPS cells by dual inhibition of SMAD signaling. Nat Biotechnol. 2009.
2. Multiple factors to assist human-derived induced pluripotent stem cells to efficiently differentiate into midbrain dopaminergic neurons. Neural Regen Res. 2024.
3. Edaravone activates the GDNF/RET neurotrophic signaling pathway and protects mRNA-induced motor neurons from iPS cells. Mol Neurodegener. 2022.
4. Directed differentiation and functional maturation of cortical interneurons from human embryonic stem cells. Cell Stem Cell. 2013.
5. Neuronal cell differentiation of iPSCs for the clinical treatment of neurological diseases. Biomedicines. 2024.
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