Добавить новость
smi24.net
News in English
Июль
2023

Embryo Models Made From Stem Cells Aim to Open the Black Box of Early Human Development

0

Transforming human stem cells into embryo-like structures was previously unthinkable.

Yet seemingly overnight, multiple teams published initial results that reach towards this goal. Each team has a unique recipe for generating lab-grown embryoids, blobs of cells that mimic aspects of the earliest stages of human life.

Although often dubbed “synthetic embryos,” they are anything but. The 3D cellular clumps are highly intricate, with some beginning to diverge into lineages of cells needed to support growth of the embryo into a fetus. Yet the models are far from their sperm-meets-egg real-life counterparts.

Each embryo-like structure—scientists haven’t yet settled on calling them “embryoids” or “stembryos”—partially replicates genetic, molecular, and cellular aspects of a human embryo up to roughly two weeks after implantation. But the structures all disintegrate after a few weeks. They can’t be transferred into an actual womb, and certainly can’t develop into a viable fetus.

The controversial field isn’t aiming to engineer human embryos from scratch. Rather, it hopes to shine a light on the black box of the first weeks after human conception, and potentially offer a lifeline to couples with infertility or to combat miscarriage.

“This is the stage…where most pregnancies fail for unknown reasons,” said Dr. Berna Sozen at Yale University, who led one effort published in Nature. “Our model platform captures a specific snapshot of human development about which we know perhaps the least.”

The Reproductive Black Box

The first weeks after conception are the ultimate enigma in human development.

We know the basics: a single fertilized egg expands to roughly 200 cells, forming a hollow blob that attaches to the uterine wall, a process called implantation.

The next few days lay the foundation for development. The embryo rapidly grows into three diverse layers, each with its own distinct cell lineage. One forms the “core” of the body, the epiblast, which contains cells that make up the embryo. The second is the hypoblast, which helps orient the main axes of the embryo—put simply, sketching the overall design of the human body—and further forms the supportive yolk sac. Finally, there’s the trophoblast, which gives rise to the placenta to provide nutrients for the growing fetus.

These are only broad paintstrokes. Due to ethical, technological, and regulatory restrictions, we know little of the intricacies behind these processes, including when and how they go wrong. It’s why scientists have been striving for a more ethically acceptable replacement: embryo-like models made from human stem cells. Two teams came close in 2021, reconstructing critical events similar to the first four days after fertilization. The ultimate goal is to mimic all three lineages—the holy grail for reproductive research—and potentially push the developmental time frame further along.

The question is, how?

Cracking the Black Box

Sozen’s team started with human pluripotent stem cells. These multi-taskers happily renew themselves and can develop into almost every single cell type in the body.

When bathed in a chemical soup, the cells spontaneously organized into 3D structures within 48 hours. The recipe was the secret touch: normally, the cells develop into disorganized aggregates that hardly resemble an early human embryo. Here, however, the cells expressed protein markers and formed structures that resembled early-stage epiblasts and hypoblasts after implantation, all the while adopting an embryo’s typical spherical shape.

To further test the cells’ function, the team injected the lab-grown hypoblast cells—ones that usually help orient the body’s blueprint—into early mouse embryos. Less than a third took hold. However, those that did integrated into their new hosts, and remained after the chimeric embryos were transplanted into a surrogate (no mouse babies were born).

Digging deeper, Sozen’s team examined gene expression in single cells from the embryo models. The results further verified that their recipe cooked up two cell lineages, with their “extra-embryoids” showing genetic patterns strikingly similar to their human embryo counterparts, but lacking signs of forming the placenta. The blobs also weren’t able to capture the epigenetic landscape—the control over gene expression without altering its sequence—that’s highly prominent during implantation.

Still, the team is happy with their results. The platform, they explain, uses only one cell type and is scalable and versatile. It’ll help “dissect the mechanisms underpinning early fate decisions occurring at inaccessible stages of our species’ development,” and potentially the origins of developmental disorders, said study author Monique Pedroza.

The work “is a remarkable study that has been carried out with great care,” said Dr. Roger Sturmey at the University of Manchester, who was not involved in the work. Sturmey is also the Chair for the G-SCBEM (Governance of Stem Cell-Based Embryo Models) Guidelines Working Group, which aims to establish ethical and regulatory guidelines for the increasingly heated field. “This work describes an extremely important model to support our pursuit of understanding the cellular and molecular events that occur around the time that the early embryo implants into the uterus in early pregnancy,” he said.

A Multiverse of Methods

Meanwhile, in a sister paper published in Nature, embryoid veteran Dr. Magdelena Zernicka-Goetz at the University of Cambridge—a previous advisor to Sozen—took a different method. Rather than changing the external bath recipe, they directly tapped into the genetic program guiding embryoid development.

Zernicka-Goetz is no stranger to engineering embryo-like structures from stem cells. Back in 2022, her lab made headlines for building the beginnings of an embryoid using mouse embryonic stem cells (as did another leading expert, Dr. Jacob Hanna at the Weizmann Institute in Israel). The resulting structure contained all three potential cell lineages and roughly resembled their natural counterparts at 8.5 days old.

The new study adopts a similar method. The key is transcription factors, a group of proteins that help control how genes turn on or off. The goal, explained the team, is to over-express certain factors and push cells into “genetic programs” that help form different cell lineages during development.

The strategy worked—but only partially. By genetically adding the transcription factors, the model skipped roughly a week of “normal” development to form a ball-like structure similar to a post-implantation embryo. The embryoids self-organized into a primitive body axis—the head-to-toe patterning critical to this developmental stage. Further deep dives into the molecular mechanisms identified several biomolecules that help orchestrate this patterning.

Although the strategy did not form the trophoblast—the elusive golden goose lineage that eventually forms the placenta—the results “highlight the value” of using embryoids for studying how embryonic and supporting tissues interact at an early stage, the authors said.

Slow and Steady?

In addition to the two published papers, other giants in the field have put up their gambit towards an accurate human embryo imitation on a preprint server.

Hanna, who led an effort for building an early mouse embryo, describes a method to achieve the same for human cells—forming embryoids that mimic a 14-day-old natural human embryo, including the elusive trophoblast. Meanwhile, Dr. Mo Ebrahimkhani at the University of Pittsburgh describes a reprogramming method using human induced pluripotent stem cells (iPSCs) and rewired with a synthetic gene circuit to develop both the embryo and its surrounding tissues. According to STAT News, the studies are currently under peer review.

Without doubt, the race towards building embryoids that resemble the real thing is becoming increasingly heated. The question is: where’s the red line?

In Sturmey’s (the chair of G-SCBEM’s Guidelines Working Group) opinion, we need answers soon. The group, led by scientists and legal and bioethics experts, is leading the charge for establishing an ethical path forward for embryoid research. Although mainly established for UK research, the ensuing guidelines pave the path for an international agreement.

G-SCBEM aims to publish their first unified proposal in November, and welcome guidance from others in the field. It may be a hard sell; competition in the field is fierce. But establishing rules for such a complex and ethically ambiguous field, especially if public opinion can be incorporated, will help in the long run—and hopefully avoid another CRISPR baby scandal.

The current race “further illustrates the necessity for a coherent set of guidelines supporting work of this nature,” said Sturmey.

Image Credit: Monique Pedroza, Ipek Gassaloglu, Berna Sozen/Yale University








Антитела альпак помогли ученым создать новые методы лечения рака

Коллекция Zuhair Murad осень-зима 2025/26

Концерт Тимберлейка в Стамбуле превратился в хаос: Мот рассказал о давке, сломанных заборах и драках

Family Budget Without the Headache: Secrets from Dasha Ozden


AI talent comes at a 30% salary premium: ‘If you try to play catch up later, this is going to cost you even more’

Exclusive: Fintech giant Stripe building ‘Tempo’ blockchain with crypto VC Paradigm

3 Terrifying Horror Series To Watch Ahead Of HBO’s ‘It: Welcome to Derry’

Report: Liverpool decision hands advantage to Man United in midfielder pursuit


Антиармянские публикации в российском научном журнале «Современная научная мысль»: расследование фонда «Гегард»

По берегам Курейки

Стражи курортов

В Орле на территории детского сада уничтожили осиное гнездо


Открыты сервера MMORPG ROM: Golden Age

Первый взгляд на мобильную версию Neon Spellstorm

New study shows that Gen Z is spending way less money on videogames than older gamers

Steam for Chromebooks is getting axed in 2026 instead of exiting its 4-year beta


Овочі можусть стати розкішшю для українців

Овочі можуть стати розкішшю для українців


Впервые в Луганске: детский благотворительный фестиваль «Добрая волна» подарит надежду и вдохновение

EVITA BEAUTY STORE - интернет-магазин косметики премиум-класса

Тариф — ноль. «Выберу.ру» составил рейтинг бесплатных кредитных карт за июль 2025 года

Почему у канализационной системы должен быть выход на крышу?


Эксперт Жилфонда: цены на рынке аренды в России уперлись в потолок

Кубок Федерации: спортивный праздник в формате светского пикника под музыку Relax FM

Разумная экономия и улучшенный вкус: Познакомьтесь с совершенно новым VOOPOO VMATE PRO2

Семейное приключение на «Кораблике Детского радио»


«Ведомости»: У курирующего вопросы Армении главы администрации Путина появятся новые полномочия

Почему у канализационной системы должен быть выход на крышу?

Кубок Федерации: спортивный праздник в формате светского пикника под музыку Relax FM

«РГ» объяснила, как вернуть деньги за потерянный багаж


Андрей Рублёв обыграл Лёнера Тьена на старте «Мастерса» в Цинциннати

Хачанов достиг третьего раунда теннисного турнира «Мастерс»

Павлюченкова уступила 94-й ракетке мира на турнире WTA в Цинциннати

Потапова проиграла Свёнтек во втором круге турнира WTA в Цинциннати


Америке понадобился более слабый доллар

В Солнечногорской больнице начали работать два новых рентген-аппарата

Впервые в Луганске: детский благотворительный фестиваль «Добрая волна» подарит надежду и вдохновение

Кубок Федерации: спортивный праздник в формате светского пикника под музыку Relax FM


Музыкальные новости

Уникальное шоу Натальи Которевой «Женщина за 50» в Москве 20 сентября

Волочкова матом ответила на идею запретить в России нецензурную брань

Здоровье Бориса Щербакова: обновленные сведения от научно-исследовательского центра имени Склифосовского

Тайная дочь Фредди Меркьюри впервые заговорила об отце


EVITA BEAUTY STORE - интернет-магазин косметики премиум-класса

Тариф — ноль. «Выберу.ру» составил рейтинг бесплатных кредитных карт за июль 2025 года

Впервые в Луганске: детский благотворительный фестиваль «Добрая волна» подарит надежду и вдохновение

Почему у канализационной системы должен быть выход на крышу?


Суд вынес решение о выплате рэпером Бастой долга по коммунальным платежам

Сотрудники Росгвардии пришли на помощь пенсионеру, внезапно потерявшему сознание в кафе на востоке столицы

Столичный суд взыскал с Басты долг по коммунальным платежам

Курьеров беспокоит их экономическое будущее


Выбор подходящей франшизы автозапчастей

Быстрый старт в прибыльном бизнесе по продаже автозапчастей

Преимущества франшизы «Автополка»

Отзывы о франшизе «Автополка»


Ким Чен Ын подтвердил Путину неизменную поддержку КНДР в отношении России

СМИ: американские чиновники рады решению Путина посетить Аляску

Европейцы выразили разочарование из-за недостатка ясности со стороны Уиткоффа

Источники сообщают о встрече Путина и Трампа на военной базе в Анкоридже




Хирурги в Москве спасли жизнь 43-летнему мужчине, ампутировав нижнюю часть тела

КГ PROGRESS: в Перми работают самые опытные стоматологи в России

Клинический психолог Юлия Тарибо: психологические последствия удаленной работы и способы их преодоления

Солнечному мальчику необходимо лекарство, чтобы спасти сердце от перегрузок


Зеленский пригрозил «третьей мировой войной» в случае давления на Киев в вопросе уступок территорий


Кубок Федерации: спортивный праздник в формате светского пикника под музыку Relax FM

Благодаря совместным действиям сотрудников Росгвардии и их коллег футбольный матч «Акрон» – ЦСКА завершился без происшествий

Street Boxing

Сотрудники и военнослужащие Росгвардии обеспечили безопасность футбольного матча



Новый путепровод свяжет три района северо-востока Москвы – Сергей Собянин

Депутат ГД Останина запросила у мэра Москвы данные о причинах закрытия роддомов

Сергей Собянин: Герои — не какие-то особенные люди, они живут рядом с нами

Собянин: Создадим условия для развития технологичных предприятий


В Канаде зафиксировано ухудшение ситуации с лесными пожарами

Погода сошла с ума? Главный синоптик России Вильфанд предупреждает: аномалий будет все больше - то в жар, то в холод

Экологи требуют ограничения роста цен на авиабилеты по окончании школьных каникул


Кубок Федерации: спортивный праздник в формате светского пикника под музыку Relax FM

Студенты-ювелиры ИРНИТУ оттачивали мастерство на Калининградском янтарном комбинате

ВЦ «Раздолье» проведет бесплатный вебинар «Динамическая структура заказа в 1С:ERP»

В Солнечногорской больнице начали работать два новых рентген-аппарата


На Новой Земле провели испытания межконтинентальной крылатой ракеты «Буревестник»

Заместитель прокурора Архангельской области и Ненецкого автономного округа Павел Матанцев проверил ход ремонтных работ в школе № 1 г. Нарьян-Мара

Универсальный ТСД промышленного класса Saotron RT-T40X V.2

Беспроводной сканер штрих-кодов SAOTRON P05i промышленного класса


Историко-краеведческая выставка «Древности земли крымской»

Прогноз погоды в Крыму на 12 августа

Прогноз погоды в Крыму на 13 августа

Прогноз погоды в Крыму на среду


Сотрудники отдела лицензионно-разрешительной работы по городу Королеву передали добровольно сданное охотничье оружие в зону проведения СВО

ВЦ «Раздолье» проведет бесплатный вебинар «Динамическая структура заказа в 1С:ERP»

НАТО И ЕВРОСОЮЗУ МОГУТ ОТКЛЮЧИТЬ ВСЕ ВИДЫ ОРУДИЙ! ВЫСШАЯ АКАДЕМИЯ УПРАВЛЕНИЯ МИРОМ: ПРОГРАММНЫЕ ИНТЕЛЛЕКТЫ ПОМОГАЮТ! Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества!

Кубок Федерации: спортивный праздник в формате светского пикника под музыку Relax FM














СМИ24.net — правдивые новости, непрерывно 24/7 на русском языке с ежеминутным обновлением *