背景：尽管有许多不同方法可使人类多能干细胞(hPSCs)，包括胚胎干细胞(hESCs)和诱导多能干细胞，分化为心肌细胞(CM)。但这些方法之间差异很大，且效率不高。因此，我们希望能发现一种新的二维CM分化方案来更有效率的产生心肌细胞。
    方法和结果：为了将hPSCs的分化引导至心肌细胞世系，我们设计了一个分阶段的方案，包括4个不同的期：1)hPSC体积增加，2)中胚层诱导，3)心肌细胞提交，以及4)心肌再生。在第1期，我们使用二维培养基方法来避免因胚体形成造成的变异。未分化的hESCs被直接转移至基底膜覆盖的平板，在mTeSR媒介下培养以使体积增加。下一步，为了增强中胚层分化，使用包括T (Brachyury) 和MESP1的中胚层标记物，采用qRT-PCR技术，对几个不同的在中胚层发育中起作用的生长因子的几种不同组合进行了测试和比较。结果，我们发现了BMP4 (10ng/ml)， 活化素A (3ng/ml) 以及FGF2的组合对中胚层分化效率最高。为了在第3期诱导心肌细胞提交，我们测试了5种过去曾经报道过的不同方法，发现补充内皮细胞系(END-2)条件培养基诱导了最高的心肌细胞世系标记物，如KDR， NKX2.5， GATA4， 以及ISL等的表达。最终，在第4期，通过β肾上腺素受体激动剂治疗，使用4天或更长时间的异丙肾上腺素，可以最高效率的生成自发搏动的心肌细胞，这提示了β肾上腺素受体活化在心肌细胞分化和成熟方面的重要性。这些搏动的心肌细胞证实了心肌细胞特异标记物，如β-MHC和肌钙蛋白T的显著表达。
    结论：我们开发了两种新的可以大量产生心肌细胞的二维方案。这个新开发的分化心肌细胞的系统会成为为适合心肌再生疗法，生成功能性心肌细胞的新的高效平台。