尽管人诱导的多能干细胞衍生心肌细胞（iPSC-CMs）是心血管研究的有前途的细胞资源，但这些细胞表现出未成熟的表型，阻碍了它们的潜在应用。由KCNJ2基因编码的向内整流钾通道Kir2.1被认为是促进iPSC-CMs电成熟的重要靶标。然而，仍然缺乏对过表达KCNJ2（KCNJ2 OE）的iPSC-CMs形态和功能变化的全面表征。使用2D体外单层分化方案生成iPSC-CMs。通过慢病毒转导在iPSC-CMs中创建并过表达具有绿色荧光蛋白（GFP）标签的人KCNJ2构建体。将iPSC-CMs和间充质细胞的混合物与去细胞化的天然心脏基质共培养，以生成3D人工程心脏组织（EHT）。我们发现，iPSC-CMs中KCNJ2的mRNA表达水平显着低于人类左心室组织。KCNJ2 OE iPSC-CMs显著提高了Kir2.1的蛋白表达和Kir2.1编码的IK1的电流密度。较大的IK1与静止表型相关，该表型需要起搏以引发KCNJ2 OE iPSC-CMs中的动作电位，这可以通过IK1阻断剂BaCl2逆转。KCNJ2 OE还导致显著超极化最大舒张压电位（MDP），动作电位持续时间（APD）缩短和最大上冲程速度增加。KCNJ2 OE iPSC-CMs的电生理成熟增强伴随着Ca2信号传导、线粒体能量代谢和转录组谱的改善。值得注意的是，KCNJ2 OE iPSC-CMs表现出更大的细胞大小和更细长和拉伸的形状，表明形态学表型趋于结构成熟。使用hERG阻断剂E-4031进行的药物测试表明，KCNJ2 OE iPSC-CMs中更稳定的MDP允许以浓度依赖性方式获得APD延长的显着药物反应。此外，KCNJ2 OE iPSC-CMs形成了更成熟的人EHT，具有更好的组织结构和细胞连接。KCNJ2的过表达可以有力地促进iPSC-CMs在电生理学、Ca2信号传导、代谢、转录组学谱、心肌细胞结构和组织工程方面的成熟，从而为阐明心血管疾病的细胞和分子机制、筛选药物诱导的心脏毒性以及开发个性化和精准的心血管药物提供更准确的细胞模型。
