王丹丹，裴轶劲

    诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells，iPSCs)是通过诱导成熟的体细胞表达特定基因得到的与胚胎干细胞(embryonic stem cells，ESCs)类似的细胞类型[1]。iPSCs 和 ESCs 在体外均具有无限增殖和多向分化的能力，两者在药物筛选、细胞治疗等方面都发挥着重要作用，然而 iPSCs 来源广泛，取材方便，其获取可以避免医学伦理问题。传统的发育毒性研究方法不仅需要大量的实验动物，而且实验周期长，操作繁琐，还存在种属差异。1981年，Evans 和 Kaufman[2]首次从小鼠的囊胚内细胞团中获得小鼠 ESCs。1997年，Spielmann 等[3]利用小鼠 ESCs 向三胚层分化的特性建立了体外替代模型“胚胎干细胞试验”，并成为体外发育毒性研究的经典方法。随后，人 ESCs 和人 iPSCs 被人们获取并应用于发育毒性体外替代模型中，这些人类细胞的应用解决了种属差异问题[4-6]。体外发育毒性模型最初是通过多能干细胞向心肌分化来评估化学物质的毒性作用，之后向其他谱系分化的产物也逐渐被应用到该模型中。

    神经系统发育过程具有高度的时空性，对毒性物质的敏感性取决于所处的发育阶段，处于敏感阶段时，即使较低的毒性物质暴露水平也会造成不可逆转的脑损伤[7]。这种脑损伤有时并未表现出明显的临床特征，而是神经系统的持续性改变，被称为“无声发育毒性”[8]。除了神经系统本身的脆弱性外，人类所接触的神经发育毒性(developmental neurotoxicity，DNT)物质也逐渐增多。据统计显示，从 2006年到 2013年DNT 物质从 6 种增长至 12 种[9]。因此，DNT 问题越来越引起人们的重视。目前，利用多能干细胞建立体外细胞模型已经成为 DNT 研究的重要途径。由多能干细胞分化的神经谱系细胞类型和 DNT 评估方法则成为该研究的重要环节。本文从多能干细胞向神经谱系的分化、DNT 检测指标与应用、高通量技术应用、前景与挑战等四个方面进行综述。

    1 多能干细胞向神经谱系的分化

    利用多能干细胞建立 DNT 研究的体外细胞模型，有赖于多能干细胞向神经谱系分化技术的发展。随着干细胞培养技术的发展 ......