最近，心脏类器官在国内生物医学研究领域引起了广泛关注。我国科学家成功培养出了直径超过1厘米、自发分化并一体成型的iPSCs来源心脏类器官，这一突破为类器官在临床应用中的潜力开辟了新的可能性。在未来的临床治疗和药物开发中，iPSCs分化为心肌细胞展现出重要的发展潜力。这些心肌细胞可以直接用作细胞疗法制剂、作为组织特异性细胞外囊泡的来源材料，以及作为药物开发的模型进行药物筛选。所有这些应用均需要标准化、可重复且有效的PSCs衍生心肌细胞支持。

本文将详细介绍由YapL等人（2019及2023年）发布的策略，该策略采用全长层粘连蛋白LN521与LN221的组合生成无异源成分且具有明确来源的心血管祖细胞（CVPs）与心肌细胞（CMs）。相较于其他标准化基质底物，采用这一方法的心肌细胞分化效率显著提高。这些细胞在移植至猪心脏梗死区域后，随着时间推移逐渐成熟并展现出重要的心肌功能特征，如收缩能力与电生理特征，逐步恢复部分心脏功能。

在分化流程方面，LN521和LN221的组合可在第9天形成心血管祖细胞（CVPs），第11天分化为定向心脏祖细胞（CCPs），而到第34天可获得功能成熟的心肌细胞。这种稳定的时间进程为研究心肌细胞发育阶段提供了可参考的时间节点，帮助标准化实验流程。

在分化效率方面，传统心肌细胞分化常面临效率不稳定的问题。而采用LN521与LN221的组合底物时，多能干细胞向心肌细胞的分化比例可提高至85%，明显高于单独使用LN521或玻连蛋白的情况。这一结果表明，两种层粘连蛋白的组合为细胞分化提供了更适宜的微环境，促进多能干细胞向心肌细胞的分化。

在基因表达方面，对经过94天分化的细胞进行分析显示，心血管祖细胞（CVPs）与定向心脏祖细胞（CCPs）在第9天和第11天呈现特征性基因表达模式，并在不同细胞系中表现出一致的变化趋势。这种基因表达的规律性为理解心肌细胞分化的分子机制提供了参考，同时证明该方法具有较好的可重复性。

通过免疫组织化学检测，发现第34天的心肌细胞表达心脏特异性标志物，如肌钙蛋白I、同源盒蛋白Nkx-25和肌钙蛋白T，这些标志物的表达验证了细胞的心肌属性及结构成熟度。此外，功能检测表明，采用LN521与LN221组合底物培养的心肌细胞在第95天时，比多种底物更早表现出收缩活动，并记录到不同类型心肌细胞的动作电位，这为模拟心脏电活动提供了可靠的细胞模型。

移植第11天的定向分化心脏祖细胞（CCPs）到心肌梗死的猪心脏后，经过长期观察，这些整合的细胞逐渐恢复部分心脏功能，为细胞治疗的可行性提供了临床前证据。值得一提的是，LN521还有助于水凝胶功能化及3D生物打印，构建的三维模型中心肌细胞的肌节长度随培养时间逐渐增加，进一步证实了该基底有助于心肌细胞在三维环境中的成熟。

综上所述，LN521与LN221的组合底物在PSCs-CMs分化研究中展现出显著优势，不仅能提高分化效率，促进细胞成熟，还能支持细胞在体内外的功能发挥。这为心脏发育研究、疾病模型构建、药物筛选及细胞治疗等领域提供了实用的工具，期待这种方法在生物医学研究及临床转化中发挥更大价值。我们诚挚地期待尊龙凯时在细胞治疗领域的不断突破和进步。