神經元分化是神經系統發育中的一個重要過程，涉及未分化的干細胞轉變為具有特定功能的成熟神經細胞。這一過程是非常復雜和精細調控的，包括多個步驟和階段。

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?神經原細胞的形成：神經系統的發育始于胚胎期，一部分細胞（稱為神經原細胞或神經干細胞）通過細胞分裂產生，這些細胞具有形成任何類型神經細胞的潛能。

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Reprogramming or direct conversion to generate neural cells.

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?增殖：神經原細胞會經過快速的細胞分裂，大量增殖，形成足夠的細胞基數來支撐后續的神經系統發展。

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?遷移：隨著時間的推進，這些神經原細胞或其后代細胞會遷移到大腦和脊髓的特定區域，這一過程受到多種信號分子的精確控制。

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Comparing iPSC differentiation and direct iN conversion.

?分化：到達目的地后，這些細胞開始根據接收到的信號（如生長因子、細胞間相互作用等）分化成特定類型的神經細胞，比如神經元、星形膠質細胞或少突膠質細胞等。分化過程中，細胞會表達特定的基因來獲得其獨有的結構和功能。

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?成熟：分化后的神經細胞進一步成熟，形成獨特的結構如軸突和樹突，以及與其他神經細胞建立聯系的突觸連接。神經元的軸突可以長達數厘米，形成復雜的網絡以傳遞信息。

?Stages of neural differentiation in vitro and in vivo.

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?整合與修剪：隨著神經網絡的形成，神經系統會通過一個稱為“修剪”的過程去除一些多余或未正確連接的神經元，這有助于優化和強化神經網絡的功能。

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在神經元分化過程中，一系列關鍵因素和調控分子起著至關重要的作用。這些因素通常涉及信號傳遞途徑、轉錄因子、細胞外基質分子以及環境因素等。

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信號傳遞途徑：

?Notch信號通路控制著細胞的命運決定，包括保持神經干細胞的未分化狀態或促使其分化。

?Wnt信號通路參與調控神經干細胞的增殖、分化和遷移，對大腦的形成和神經網絡的建立有重要作用。

?BMP(骨形態發生蛋白)信號在神經系統的早期發育中起到抑制神經細胞分化的作用，通過調控下游的Smad蛋白影響細胞命運。

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Methods for direct iN conversion.

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轉錄因子：

?Neurogenin（Ngn）和NeuroD：這些基礎的螺旋-環-螺旋（bHLH）轉錄因子在神經元的早期分化中尤為重要，它們可以激活一系列促進神經元分化的基因表達。

?Sox系列：Sox轉錄因子，特別是Sox2，對維持神經干細胞的自我更新能力和多能性至關重要，同時也參與后期的分化過程。

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細胞外基質分子：

?神經粘附分子（NCAM）：在神經細胞之間的相互作用和精確連接中起著關鍵作用。

?Eph受體和Ephrin配體：這些分子通過接觸依賴性信號傳導調控神經細胞的遷移和軸突的導向。

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神經營養因子：

?腦源性神經營養因子（BDNF）：對神經元的生存、增長和分化具有重要影響。

?神經生長因子（NGF）：是首個被發現的神經營養因子，對神經元生長和維持具有重要作用。

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環境因素：

?細胞外環境：包括細胞外基質組成、周圍細胞的類型和狀態，甚至包括機械力，都會影響神經細胞的分化和成熟。

?生理條件：如氧分壓、營養供應和激素水平等，也會影響神經細胞的分化過程。

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這些因素和調控分子之間相互作用，共同維持著神經系統發育的精確控制。神經元分化過程對于正常的大腦發育和功能至關重要，任何失調都可能導致神經發育疾病或功能障礙。理解這些復雜的相互作用對于揭示神經發育的機制以及開發治療神經退行性疾病和神經損傷的新策略具有重要意義。

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TargetMol?神經元分化化合物庫?收集了 680 種 神經元分化相關化合物，是神經系統疾病藥物研發的有用工具，以幫助研究人員尋找促進神經元分化和修復受損神經系統的藥物，探索影響神經元分化的分子機制，為神經系統疾病的治療提供新的機會和方法。

化合物庫組成

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參考文獻：

Mertens J, Marchetto MC, Bardy C, Gage FH. Evaluating cell reprogramming, differentiation and conversion technologies in neuroscience. Nat Rev Neurosci. 2016;17(7):424-437. doi:10.1038/nrn.2016.46