Хотя имеется обширная литература о анатомии пери-имплантации, но относительно мало известно о in vivo молекулярном анализе. Мы исследовали динамику пери-имплантационного развития и интегрировали наши результаиы с известными ключевыми морфогенетическими событиями и моделями (Fig. 4). Это молекулярное и морфогенетическое картирование пери-имплантации может быть пригодно для анализа эмбриональных фенотипов, которые возникают между формированием бластоциста и гаструляции. Посредством анализа экспрессии генов в точные временные точки во время пери-имплантационного развития in utero, мы выявили незначительные изменения в морфогенетической дифференцировке примитивной энтодермы.

У 64-клеточных эмбрионов наблюдается паттерн "salt and pepper", который отражает дифференцировку клеток примитивной энтодермы, которые лишены SOX2 и NANOG и экспрессируют GATA6 и PDGFR? (Chazaud et al., 2006; Plusa et al., 2008; Yamanaka et al., 2010; Grabarek et al., 2012). У 80-клеточных эмбрионов клетки примитивной эyтодермы в основном покрывают ICM и клетки примитивной энтодермы совершенно ясно покрывают поверхность ICM у 100-клеточных эмбрионов (Plusa et al., 2008). Наши данные выявили единообразную локализацию клеток примитивной энтодермы на периферии ICM in vivo между этими стадиями (между 64-клеточной "salt and pepper" ст. и 80-клеточной ст. "PrE covered ICM"). На ст. 115 hp-hCG, эти периферические клетки примитивной энтодермы экспрессируют высокие уровни OCT4, GATA6 и Laminin, но негативны по SOX2 и E-Cadherin. Чуть позднее на ст. 121 hp-hCG, GATA6-экспрессирующие PrE клетки, которые покрывают ICM, являются E-Cadherin позитивными и Laminin/OCT4 негативными (Fig.2). PPrE , скорее всего, являются производными GATA6-позитивной примитивной энтодермы, впервые обнаруживаемой в "salt and pepper" ICM (Rossant et al., 2003; Chazaud et al., 2006). Однако, наши данные подтвердили, что морфогенетические события приводят к точной локализации этих клеток на периферии, прежде чем они покроют ICM, и что миграция поперек ICM может быть механизмом, с помощью которого формируется одиночный слой PrE. Напротив, Cadherin-обеспечиваемая сортировка может быть ответственна за локализацию CDH1-негативной/GATA6-позитивной PPrE; Cadherins, как известно, участвуют в нескольких онтогенетически регулируемых событиях сортировки (rev. Nelson et al., 2013), а соотв. регуляция клеточной адгезии существенна для формирования TE и имплантации (Larue et al., 1994; Fleming et al., 2001; Jha et al., 2006). Кроме того, в некоторых сообдщениях подтверждается модель сортировки "directionally biased relocation and apoptosis," которая обеспечивает выживание этих предшественников PrE, которые находятся на поверхности ICM, и апоптоз предшественников в глубине ICM (Rossant et al., 2003; Chazaud et al., 2006; Plusa et al., 2008). Наши наблюдения не согласуются с этой моделью и указывают, что эта сортировка может направлять клетки в точности в направлении точки пересечения ICM, TE и полости бластоцеля.

Недавно была подтверждена модель последовательной транскрипции фактора активации в примитивной энтодерме, где впервые экспрессируется Gata6, сопровождаемая Sox17,Gata4 и Sox7 (Artus et al., 2011). Было подтверждено, что экспрессия Nanog в ICM предупреждает от эктопической экспрессии Gata6, это в свою очередь замалчивает экспрессию Nanog в дифференцирующихся PrE (Chambers et al., 2003; Mitsui et al.,2003). К моменту клонального распределения этот механизм также контролируется с помощью специфических уровней гетерогенных FGF4, который играет важную роль в приобретении склонности клеточных клонов к позитивно регулируемой экспрессии Gata6 и негативной регуляции Nanog (Kang et al., 2013). Взаимоисключающие паттерны экспрессии Gata6 и Nanog, наблюдающиеся in utero согласуются с этой моделью. Функциональные исследования передачи сигналов между ICM, TE и PPrE клетками в это время могут пролисть свет на эти важные события развития.

In vitro преимплантационный анализ выявил, что Laminins (1, 2/4 и 10/11) и их рецептор integrin α7β1 может быть ключевым играком в адгезии и инвазии трофобласта (Klaffky et al., 2001). Важно, что делеция или Lamb1 или Lamc1 (генов, которые кодируют две из трех цепей, которые представляют Laminin 1) ведут к пери-имплантационной гибели (Smith and Wilson, 1971; Miner et al., 2004). Наш анализ экспрессии генов in utero подтвердил, что по ходу развития Laminin продуцируется с помощью примитивной энтодермы (Chazaud et al., 2006; Niakan et al., 2010), но также показал, что продукция Laminin является наивысшей в PPrE и в клетках париетальной энтодермы на ст. 115 hp-hCG (?E4.25), и подавляется в клетках PrE, когда они покрывают ICM на ст. 121 hp-hCG (Figs. 23). Эти результаты открывают возможность, что фенотипы нокаута Laminin могут быть обусловлены дефектами функции клеток PPrE.

Матка мышей двурогая с двумя заполненными жидкостью рогами. Места имплантации эмбрионов, как было установлено, случайны как у мышей, так и крыс (Krehbiel and Plagge, 1962). Однако, мы показали, что огромное большинство эмбрионов имплантируется специфически в регионы, экспрессирующие SOX17 в ULE. В соответствии с утвержденмием о случайности мест имплантации (Krehbiel and Plagge, 1962), эти области экспрессии SOX17 не униформны, вглядят в виде заплаток по всему ULE (Fig. 6). Недавно Sox17 был идентифицирован в качестве мишени прогестерона в ткани матки (Rubel et al., 2012), а прогестерон, как известно, контролирует имплантацию у всех исследованных млекопитающих (Zhang et al., 2013). Хотя функциональные эксперименты необходимы для проверки этой гипотезц, наши данные открывают возможность , что прогестерон необходим для повышения SOX17 в регионах ULE, разрешающих имплантацию в этих местах. Инициация деградации ULE , как было установлено, не зависит от передачи эмбриональных сигналов, поскольку образование децидуальной облочки может быть индуцировано в присутствии стеклянных шариков (Blandau, 1949a, 1949b). Однако, молекулярное общение между эмбрионом и материнской тканью было установлено для нескольких сигнальных путей (rev. Zhang et al.,2013).Наши данные показывают, что в матке SOX17 может выполнять важную роль во время имплантации и д. быть добавлен к всё увеличвающемуся списку генов и путей, участвующих в этом процессе.