心血管疾病是全球的头号致死原因，每年死于心血管疾病的人数多于任何其它死因。目前心血管病常规治疗主要包括调整生活方式、药物对症治疗、介入手术或终极的心脏移植治疗。但是对症治疗只能暂时缓解症状，延缓疾病进展，不能从根本上解决问题。心脏移植是心衰晚期患者的一个选择，但极为有限的器官来源以及免疫抑制药物的长期使用限制了心脏移植的广泛应用。心肌细胞的修复与再生成为再生医学重要的研究方向。诱导性多潜能干细胞(iPSC[1])是近年生命科学领域的突破性研究成果。该类细胞具有无限自我增殖更新及多向分化潜能，可在特定诱导条件下转化为心肌细胞。通过将iPSC分化而来的心肌细胞（iPSC-CM）移植来实现心肌修复与再生，可为心血管患者带来新的希望。
2006年开始,日本和美国的研究小组分别利用载体将 Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4或 Oct4、Sox2、Nanog、Lin28将两套基因转入成纤维细胞中，获得具有无限自我增殖更新及多向分化潜能的干细胞[1]。这种通过特定的基因转染和细胞表观基因重编程而获得的多能干细胞，被命名为诱导多潜能干细胞(induced pluripotent stem cell，iPSC )。人源诱导多能干细胞（hiPSC）是一种具有多向分化潜能的“亚全能干细胞”，可在体外无限增殖，并分化为包括心脏在内的所有组织细胞的能力。Nelsont[2]等利用诱导潜能干细胞表现出具有向心脏分化的潜能进行了体外的实验，他们同样利用了Oct3/4，Sox2，Klf4和c-Myc诱导成纤维细胞成为二倍体的iPSC并将其植入胚胎，观察到iPSC可在体内分化为心肌细胞。因此，通过iPS细胞有可能实现急性心肌梗塞等疾病的心肌修复，从而改善缺血心脏的功能。Germanguz等[10]从人成体细胞转染获得iPSC，然后诱导分化为心肌细胞。通过研究肌浆网钙泵及兴奋收缩耦联机制发现，由iPSC分化而来的心肌细胞与人成体心肌细胞在功能上非常相似。Van Laake等[11]对iPSC诱导的心肌细胞与胚胎干细胞诱导的心肌细胞在异型性及相同性方面进行了比较，结合Zhang[3]等对iPSC与胚胎干细胞在心肌分化潜能进行比较的实验结果，可推论出iPSC和胚胎干细胞同样有向心肌细胞分化潜能，而iPSC作为自体细胞对心脏修补细胞是一个更可靠来源。
诱导心肌细胞分化主要有两种途径：一是直接重编程成纤维细胞，使其转化成诱导型心肌细胞(induced cardiomyocytes，iCMs)。这种途径的特点是绕过了多能性转化的中间过程。另一种途径是通过体细胞重编程为诱导多能干细胞，再诱导分化成心肌细胞。这种途径又可以分为直接诱导分化或通过拟胚体(EB)的形成诱导分化[4]。最初的心肌细胞分化方法主要利用细胞因子调控相应细胞信号通路定向诱导分化。2009年，Zwi在无血清培养基中，利用化学小分子将 hiPSCs 定向分化为心肌细胞，具有易操作、可重复和成本低等优点，已成为目前诱导分化心肌细胞的主要方法[5]。
人类诱导多能干细胞( hiPSC )心脏分化的现有方法是有效的，但是需要使用复杂的、未定义的培养基成分，这阻碍了心肌发生的分子机制的进一步阐明。迄今为止，最有效的方案依赖于补充有“B27”的基础培养基RPMI 1640 (化学定义[7])，B27是含21种成分(许多动物来源)的复杂混合物，最初是为培养大脑神经元而设计的。尚不清楚B27成分是否影响分化的再现性、成熟性或亚型规格。因此，我们寻求开发一种化学成分确定、低成本的心脏分化方案，该方案将提供高度可重复的分化，并允许进一步了解心脏分化所需的大分子。而经研究发现，完成从多能细胞到心肌细胞的过程需要的培养基成分非常少。这种简单的CDM3培养基由3种成分组成(重组白蛋白、抗坏血酸和基础培养基RPMI 1640 )以与RPMI B27-ins相同的效率支持心脏分化[6-8]。这种化学定义的分化方法提供了疾病建模、药物发现和再生医学应用中非常需要的hiPSC衍生心肌细胞生成的再现性、可扩展性和控制。
本实验对外周血单个核细胞( PBMC )进行仙台病毒感染重编程为安全稳定分化潜能大的iPSCs,利用实验方案设计的化学成分完全明确的心肌细胞培养基对iPSC进行定向分化为心肌细胞的培养，随后对所得到的心肌细胞进行质量检测，证明其稳定性及其符合细胞移植的质量要求。
重编程实验利用CPT管从血样中提取PBMC，培养一段时间观察细胞形态正常活性良好后，选用编码Oct4、Sox2、c-Myc和Klf4的SeV感染，重编程后约40天，将形态、生长状况良好的克隆单独培养，得到可用于后续实验的iPSCs。
使用干细胞培养基培养iPSCs到达一定代数且生长至80%时，将培养基换成实验方案设计中的心肌细胞培养基对iPSCs进行培养，并设置空白对照组，实验组分化方法则参考预实验得到的方法结论，每两天换液直至心肌开始搏动。对由iPSCs定向分化得到的心肌细胞进行体外纯化和冷冻保存。
流式细胞术是一种强有力的分析工具，用于评估培养细胞的质量和确定亚群的同质性，以及通过适当的实验设计，可以提供定量测量。对分化出的心肌细胞进行流式细胞分析，通过快速测定库尔特电阻、荧光、光散射和光吸收来定量测定细胞 DNA含量、细胞体积、蛋白质含量、酶活性、细胞膜受体和表面抗原等许多重要参数。根据这些参数将不同性质的细胞分开，以获得供生物学和医学研究用的纯细胞群体。
通过免疫荧光法检测分化出的心肌细胞是否有特异性标志物 cTnT、MLC2a、MLC2v等的表达[9]。
心肌细胞通过各种离子通道对膜电位和动作电位稳态的维持而保持正常的功能。对分化出的心肌细胞进行电生理观察，利用膜片钳技术记录动作电位，通过观测单个通道开放和关闭的电流变化，可直接得到各种离子通道开放的电流幅值分布、开放几率、开放寿命分布等功能参量，并分析它们与膜电位、离子浓度等之间的关系。
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