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脊髓损伤（SCI）是由各种原因引起的脊髓结构、功能的损害,造成损伤平面以下脊髓功能障碍,包括运动功能障碍、感觉功能障碍、括约肌功能障碍及自主神经功能障碍等,给患者及家庭、社会带来巨大痛苦和沉重负担,而现有医疗条件不能完全治愈SCI。随着近年来干细胞技术的兴起和再生医学的发展,干细胞移植成为治疗SCI等中枢神经系统损害的新希望。脊髓损伤后,在损伤部位以下的GABA神经元的大量死亡,导致GABA信号的消失,是引起运动功能障碍以及膀胱功能障碍的主要因素。GABA能中间神经元在脊髓中的主要起连接作用,作为上行和下行神经元的桥梁,在脊髓损伤的恢复中显的尤为重要。因此脊髓损伤以后,移植具有GABA神经元分化倾向的神经干细胞通过填补替换损伤部位死亡的GABA能中间神经元,可能是治疗脊髓损伤的有效方法。为了获得良好的移植效果,获得高比例GABA能中间神经元是关键。胚胎干细胞由于具有无限增值能力和分化为各种细胞的能力,成为产生GABA能神经元的理想细胞类型。然而当前缺乏GABA能中间神经元的高效分化条件制约了其应用。GABA能中间神经元在发育上主要来源于腹侧端脑区域,而GABA神经分化的过程中,细胞会受到多种信号通路的调控,其中Wnt和Shh信号通路起着重要的作用。因此,通过调控Wnt和Shh信号通路,筛选出人胚胎干细胞分化出高比例GABA能中间神经元的最优体系,并将分化出的高比例GABA神经元前体细胞移植到脊髓损伤大鼠的脊髓内,期望改善脊髓损伤引起的运动功能障碍,感觉功能障碍以及膀胱功能障碍。在本实验中,我们首先利用实验室分化体系将胚胎干细胞（ES）定向分化为具有能够长期传代,培养简单,神经分化性强的特点的神经上皮干细胞（NESC）,然后通过对IWP2（抑制背侧发育的Wnt信号通路）、Shh和Purmorphamine（Shh信号通路的激活剂）不同浓度的组合,开展了一系列的研究。最终发现当1μM IWP2,15 ng/m L Shh和1.5μM Purmorphamine条件下,能够在短时间将神经上皮干细胞（NESC）分化为GABA能中间神经元且分化率高达80%为了检测能否大量产生GABA能中间神经元,我们评价了不同传代代数（P16,P32,P43）NESCs的分化能力。在优化分化条件下,同一细胞系的不同代数的NSC分化得到高达80%的GABA能中间神经元,而且这种分化体系可以适合多个细胞系（三株不同胚胎干细胞来源的NESCs,H9,BGO2,h ESCs）,表明该体系具有广谱的应用性。为了评估其产生的GABA神经元的亚型,我们发现分化出来的GABA能中间神经元具有3中不同的类型（PV约14%,CB约3%,CR约83%）。这些分化的GABA能中间神经元表现出体内神经元的功能特性,表达成熟神经元的标志物,产生电生理活性。为了验证我们分化出来的细胞是否能改善脊髓损伤,我们首先建立了大鼠脊髓T11段脊髓全横断的模型,将优化分化条件处理4天表达COUP TFⅡ的GABA能神经元前体细胞移植到脊髓全横断大鼠的脊髓内,移植28天以后发现,GABA能神经元前体细胞的移植显著激活了脊髓损伤部位下端的神经干细胞,促进激活的干细胞往受损的部位迁移,并在脊髓全横断部位的瘢痕内,再生出新生神经元以及轴突。另外,移植细胞在一定程度上抑制了脊髓损伤后的炎性反应。我们通过行为学测试分析和病理解剖发现GABA能神经元前体细胞的移植改善了大鼠脊髓损伤的运动功能、感觉功能和膀胱功能。总之,通过本实验的研究,我们建立了一套高效的GABA能中间神经元分化体系,一方面为研究GABA能中间神经元的发育提供了实验平台,另外一方面GABA能神经前体细胞的移植,具有促进内源神经干细胞的激活,促进神经元再生,改善脊髓损伤后的运动和感觉能力,为脊髓损伤的干细胞临床治疗提供新的策列。