2026年7月24日，昆明理工大学灵长类转化医学研究院李天晴教授团队在国际著名学术期刊《科学·进展》（Science Advances）在线发表题为“Signaling mechanisms and dynamics governing the myocardial-epicardial fate switch during human cardiogenesis”的研究论文。该研究首次在单细胞分辨率下绘制了人类心脏谱系分化的时空调控网络，系统性地揭示了心肌与心外膜谱系在心脏发生过程中的命运决定机制，为人类心脏发育的基本原理提供了全新认知。

破解心脏发育的核心谜题

人类心脏由多种细胞谱系协同构建而成，其中心肌细胞和心外膜细胞是心脏结构与功能的两大基石。然而，在人类心脏发生过程中，这两类细胞究竟如何从共同的心脏祖细胞中分化出来，其背后的信号调控机制长期以来悬而未决。这一知识空白不仅制约了发育生物学的基础认知，也限制了先天性心脏病机制研究和心脏再生医学的进展。

李天晴教授团队利用人类多能干细胞（hPSC）构建了体外心脏发育模型，精确模拟了人类胚胎早期心脏发生的关键阶段。在此基础上，研究团队采用时序单细胞RNA测序（time-course single-cell RNA sequencing）技术，在单细胞水平上系统追踪了心脏谱系的分化轨迹，从而得以在动态视角下识别决定细胞命运的关键信号节点。

视黄酸：谱系分化的核心“命运开关”

研究的最核心发现是：视黄酸（retinoicacid, RA） 在心脏中胚层阶段充当了决定心脏祖细胞命运走向的“开关”。具体而言，当视黄酸信号存在时，心脏中胚层细胞沿“primed-epicardium→proepicardium-like→epicardium”的分化路径定向发育，最终形成心外膜。而这一过程的发生，还需要骨形态发生蛋白（BMP）信号的精确协同调控。反之，在视黄酸信号缺失的条件下，心脏中胚层则沿一条“默认”路径向心肌方向分化，最终产生发育中的心肌细胞和成熟心肌细胞。

研究进一步揭示，上述两条谱系分化轨迹均受到关键转录因子的层级激活所精密调控。通过整合信号通路与发育动力学的多维数据，该研究首次在人类系统中阐明了RA-BMP轴的时空调控网络如何决定心脏细胞的命运走向。

从基础机制到再生医学的路线图

该研究的科学意义远超基础发育生物学范畴。首先，它为理解人类心脏早期发育提供了基本原理层面的新框架，填补了心肌与心外膜命运决定机制的关键空白。其次，对于先天性心脏病的发病机制研究而言，这一发现提供了一个全新的分子框架——视黄酸信号通路的异常可能直接参与心脏发育畸形的发生。

更为重要的是，该研究成果为心脏再生医学策略的推进提供了关键的路线图。明确视黄酸在心肌与心外膜命运决定中的核心地位，使得在体外定向分化制备功能性心肌细胞和心外膜细胞成为更具可操控性的目标。这为未来开发基于细胞移植的心脏再生疗法，奠定了坚实的理论基础。

昆明理工大学灵长类转化医学研究院为论文第一完成单位，李天晴教授为通讯作者，博士研究生周敏、李聪歌为共同第一作者。尹宇老师、艾宗勇老师、牛宝华老师及灵长类转化医学研究院先进影像平台为本研究提供了重要支持。该研究工作获得国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目的资助。