由于人類心臟電生理學(xué)特性，其心肌細(xì)胞的去極化時(shí)程與嚙齒類動(dòng)物差異很大。例如，人心臟生理?xiàng)l件下每分鐘搏動(dòng)60-90次，而小鼠為500-700次，大鼠為300-400次。因此，在小動(dòng)物心肌細(xì)胞模型中發(fā)現(xiàn)的理論，當(dāng)需要進(jìn)一步在驗(yàn)證時(shí)，由于缺失人類心肌系統(tǒng)，只能取用其他大型哺乳動(dòng)物的原代分離心肌細(xì)胞替代。而這些細(xì)胞的來源都不穩(wěn)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果的重復(fù)性也無法保證。由于*的原因，基本沒有可能獲得并培養(yǎng)原代人心肌細(xì)胞，以心肌細(xì)胞為代表的心肌細(xì)胞，是目前和將來*的人源心肌細(xì)胞來源。
心肌細(xì)胞可以極大的促進(jìn)藥物研發(fā)、提高藥物效果評(píng)價(jià)和藥物毒性測試。從而在占絕大多數(shù)的療效低下和具有潛在毒性的化合物進(jìn)入成本高昂的階段前，將它們排除出去。例如，一般藥物在經(jīng)過基于HEK293等標(biāo)準(zhǔn)細(xì)胞的毒性測試后，會(huì)進(jìn)一步進(jìn)行較為繁瑣和昂貴的膜片鉗或者動(dòng)物實(shí)驗(yàn)來測試心臟療效或者毒性。而293細(xì)胞作為一種人胚胎腎上皮，無法對(duì)大多數(shù)心臟毒性做出反應(yīng)，所以大量具有心臟毒性的備選化合物會(huì)進(jìn)入到下一階段，極大的增加了藥物開放的成本。如果采用了CardioEasy心肌細(xì)胞進(jìn)行測試，不僅能夠排除具有心臟毒性的化合物，還能初步評(píng)價(jià)心血管類藥物的療效，極大的降低藥物開發(fā)成本，并且提率。
心肌細(xì)胞培養(yǎng)基是專門為正常人類心肌細(xì)胞體外培養(yǎng)設(shè)計(jì)的zui適于其生長的培養(yǎng)基。經(jīng)滅菌的液體培養(yǎng)基，包含必需和非必需氨基酸、維生素、有機(jī)和無機(jī)化合物、***、生長因子、微量礦物質(zhì)和低濃度胎牛血清(5%)。該培養(yǎng)基緩沖體系為重碳酸鹽，在含5%CO2的細(xì)胞培養(yǎng)箱中平衡后pH值為7.4。該培養(yǎng)基的配方能夠選擇性的促進(jìn)正常人類微血管內(nèi)皮細(xì)胞體外培養(yǎng)中的增殖和生長，并為其達(dá)到營養(yǎng)平衡狀態(tài)提供數(shù)量上和質(zhì)量上的保證。
心肌細(xì)胞分化培養(yǎng)基是在胚胎干細(xì)胞定向分化為心肌細(xì)胞的過程中，心肌特異蛋白、受體、離子通道依次發(fā)生，這個(gè)過程模擬了體內(nèi)胚胎早期心肌發(fā)育。在對(duì)人ESC和iPSC不同細(xì)胞系的實(shí)驗(yàn)中，本培養(yǎng)基能得到心肌細(xì)胞分化效率比所有已發(fā)表方法都高的結(jié)果。心肌細(xì)胞分化培養(yǎng)基的Wnt信號(hào)傳導(dǎo)途徑，對(duì)許多物種的器官形成都具有重要作用，胚胎心臟發(fā)育也不例外。Wnt信號(hào)傳導(dǎo)途徑分為經(jīng)典Wnt信號(hào)傳導(dǎo)途徑和非經(jīng)典Wnt信號(hào)傳導(dǎo)途徑。對(duì)于經(jīng)典Wnt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路在胚胎心肌細(xì)胞分化過程中的作用，目前存在兩種相反的觀點(diǎn)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為：經(jīng)典Wnt信號(hào)傳導(dǎo)途徑對(duì)胚胎心肌分化起抑制效應(yīng)；另一種觀點(diǎn)認(rèn)為：經(jīng)典Wnt信號(hào)傳導(dǎo)途徑對(duì)胚胎心肌分化起促進(jìn)效應(yīng)。
心肌細(xì)胞分化培養(yǎng)基在體外組織工程模型中,生物化學(xué)和機(jī)械信號(hào)對(duì)心肌再生起著很重要的促進(jìn)作用,對(duì)人胰島素樣生長因子和三維動(dòng)態(tài)微環(huán)境對(duì)脂肪干細(xì)胞向分化過程中的促進(jìn)作用進(jìn)行了研究。帶有IGF-1基因的質(zhì)粒整合到膠原-殼聚糖支架中,脂肪干細(xì)胞接種到整合質(zhì)粒的支架內(nèi),未整合質(zhì)粒的支架作為對(duì)照組。心肌細(xì)胞分化培養(yǎng)基作為分化培養(yǎng)基,轉(zhuǎn)瓶生物反應(yīng)器提供動(dòng)態(tài)微環(huán)境.經(jīng)2周分化培養(yǎng)后,檢測質(zhì)粒在支架內(nèi)釋放及表達(dá)情況、細(xì)胞在支架內(nèi)的活性以及心肌功能性蛋白和基因的表達(dá).心肌細(xì)胞分化培養(yǎng)基的結(jié)果表明，動(dòng)態(tài)微環(huán)境能促進(jìn)質(zhì)粒DNA的釋放和轉(zhuǎn)染;IGF-1可促進(jìn)脂肪干細(xì)胞在膠原-殼聚糖支架內(nèi)增殖以及向心肌細(xì)胞分化;動(dòng)態(tài)微環(huán)境可加強(qiáng)IGF-1的促增殖分化作用.因此,IGF-1和動(dòng)態(tài)微環(huán)境能獨(dú)立或相互促進(jìn)脂肪干細(xì)胞在膠原-殼聚糖支架內(nèi)活性,動(dòng)態(tài)微環(huán)境還可強(qiáng)化IGF-1對(duì)脂肪干細(xì)胞的促分化作用.對(duì)體外構(gòu)建工程化心肌組織進(jìn)行心肌再生研究有著重要的指導(dǎo)意義。
