Полные модели человеческого эмбриона 14-го дня после имплантации из наивных эмбриональных стволовых клеток

Возможности изучения постимплантационного развития человека остаются ограниченными из-за этических и технических трудностей, связанных с внутриутробным развитием после имплантации. Модели, подобные эмбриону, со пространственно организованным морфогенезом и структурой всех определяющих эмбриональных и внеэмбриональных тканей постимплантационного человеческого концептуса — а именно эмбрионального диска, двухслойного диска, желточного мешка, хорионического мешка и окружающего трофобластического слоя, — до сих пор отсутствуют. Недавно показано, что мышиные наивные эмбриональные стволовые клетки дают начало эмбриональным и внеэмбриональным стволовым клеткам, способным к самосборке в структурированные после гаструляции модели эмбриона на основе стволовых клеток со пространственно организованным морфогенезом (SEMs). Здесь мы распространили эти данные на человека, используя только генетически немодифицированные наивные человеческие эмбриональные стволовые клетки, культивируемые в условиях human enhanced naive stem cell medium. Такие полностью интегрированные и полные человеческие SEMs воспроизводят организацию почти всех известных линий и компартментов постимплантационных эмбрионов человека, включая эпибласт, гипобласт, внеэмбриональную мезодерму и окружающий эти компартменты трофобластический слой. Эти полные человеческие SEMs демонстрировали динамику развития, напоминающую ключевые признаки эмбриогенеза на стадии после имплантации вплоть до 13–14-го дня после оплодотворения (стадия Карнеги 6a). К ним относятся формирование эмбрионального и двухслойного диска, образование полости эпибласта, поляризованный амниогенез, нарушение переднезадней симметрии, спецификация первичных половых клеток, поляризованный желточный мешок с формированием висцеральной и париетальной энтодермы, экспансия внеэмбриональной мезодермы с образованием хорионической полости и соединительной ножки, а также окружающий трофобластический компартмент с образованием синцития и лакун. Эта платформа SEM, вероятно, позволит экспериментально изучать ранее недоступные этапы раннего постимплантационного развития человека вплоть до периода около гаструляции.