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心外膜在心脏发育过程中通过产生血管平滑肌细胞和心脏成纤维细胞参与冠状血管的形成、构成心脏结构、并通过分泌细胞因子等促进心肌细胞的增殖。在成体心脏发生心梗之后，“沉默的”心外膜细胞“复苏”并大量增殖，分化为平滑肌和成纤维细胞来促进新血管的生成和形成疤痕组织。除此之外，心外膜还能分泌促心肌增殖因子FSTL1以促进成体心肌再生。因此，心外膜细胞是治疗心脏损伤的潜在细胞来源。然而，目前所报道的的心外膜细胞分化方法比较复杂，使用含动物源成分的分化系统使得培养的细胞含有免疫原成份，对后续的细胞移植的临床研究和治疗不利。除此之外，大量细胞因子的使用使得分化成本高昂、分化体系不稳定。这些都大大阻碍了心外膜细胞的应用前景。 在本研究中，实验揭示了在小鼠胚胎心外膜发育过程中TBX18和WT1共表达在心外膜细胞中。相比较于TBX18或WT1的单独标记，TBX18和WT1的共表达是鉴定体外分化心外膜细胞身份更好的分子标记。更重要的是，该研究提出了一种将人多能干细胞在体外分化成前心外膜样细胞的新方法。此方法使用化学成分已知的培养基和小分子化合物，使分化的细胞中有约80％是TBX18+/WT1+双阳性的细胞。该研究发现，胚胎干细胞分化成心肌前体细胞后，外源激活WNT信号能够激活心肌前体细胞中WT1的表达，不再表达心肌特异基因cTnT。WNT信号的激活使心肌前体细胞的命运从心房肌细胞向WT1+非心肌细胞改变。这些WT1+细胞也表达其他的心外膜标记基因，显示其可能是前心外膜细胞。该研究还显示RA能够提高WT1+细胞中TBX18的表达而不影响WT1的表达。使用小分子化合物同时激活心肌前体细胞中的WNT和RA通路就能决定前心外膜细胞的分化命运。 这些前心外膜样的细胞经过低密度传代后呈现出典型的心外膜形态特征，表达上皮样细胞的分子标记ZO1，并能够自发发生上皮向间充质的转化。这些心外膜样的细胞还表达促心肌增殖因子FSTL1和心外膜特异基因BNC1、UPK1B、ANXA8和GPM6A。这些细胞发生EMT后能够部分(～40％)分化成平滑肌细胞，TGFβ1和bFGF的处理能显著提高平滑肌的分化比例(～90％)。流式检测钙活动和钙成像实验证实这些平滑肌具有正常的钙处理能力和收缩功能，并且TGFβ1和bFGF诱导的平滑肌相较于未处理组的平滑肌其钙处理能力和收缩能力更强。除此之外，小分子诱导产生的心外膜样细胞也具有向心脏成纤维细胞分化的潜能。bFGF和血清诱导使心外膜样细胞高表达心脏成纤维细胞分子标记POSTN，并分泌基质蛋白Collagen1。 该研究丰富了人们对人心外膜细胞发育的理解，并提供了一种便捷、有效和经济的方法来进行心外膜细胞和平滑肌细胞的体外分化。这可能有利于心血管疾病和心脏再生治疗的研究。除此之外，该研究对心肌再生、心肌成熟和窦房结细胞体外分化也有启发作用。