Moderkagen er nødvendig for vækst og overlevelse af fosteret under graviditeten og letter udveksling af gasser, næringsstoffer, affaldsprodukter og hormoner mellem mødres og føtale cirkulation. Det første organ dannet under pattedyr embryogenese er placenta, som begynder at udvikle 6-7 dage efter undfangelse og 3,5-4,5 dage i mus ^{1, 2, 3, 4.} Trofoblastiske celler er de vigtigste celler i placenta, og disse celler repræsenterer en af ​​de tidligste afstamning differentieringsfaktorer begivenheder af pattedyr embryo. De opstår fra de ydre ekstra embryonale trophectoderm celler i præimplantationsperioden blastocyst. Vores viden om de tidlige stadier af placenta udvikling er begrænset af etiske og logistiske begrænsninger for modellering tidlig menneskelig udvikling.

Under embryonisk implantation trophoblasterinvadere den maternale epitel og differentiere til specialiserede progenitorceller ^5. Cytotrophoblaster (CTBS) er mononukleære, udifferentierede forfædre, der smelter og differentierer i syncytiotrofoblaster (Syns) og extravillous invasive trophoblaster (EVTs), som anker moderkagen til livmoderen. Syns er flerkernede, terminalt differentierede celler, som syntetiserer hormoner er nødvendige for at opretholde graviditet. De tidlige differentiering begivenheder, der genererer EVTs og Syns er afgørende for placenta dannelse, som nedskrivninger i trofoblastiske celler resulterer i abort, præeklampsi, og intrauterin vækst begrænsning ^1. De typer af humane trofoblast cellelinier, som er blevet udviklet, indbefatter udødeliggjort CTBS og choriocarcinomas, som producerer placentale hormoner og display invasive egenskaber ^6. Primære trofoblastiske celler fra humane første trimester moderkager kan isoleres, men cellerne hurtigt differentiate og stoppe prolifererende in vitro. Vigtigere, transformeret og primære cellelinier har forskellige genekspressionsprofiler, hvilket indikerer, at tumorigene og udødeliggjort trofoblast cellelinjer ikke præcist kan repræsentere primære trophoblaster ^7. Derudover disse linjer er usandsynligt at ligne placenta trofoblast stamceller stamfædre, fordi de stammer fra senere fase først gennem tredje trimester.

Der er behov for et robust in vitro kultursystem for early stage humane trofoblaster for at studere de tidlige begivenheder af placental dannelse og funktion. Humane embryonale stamceller (hESCs), som deler egenskaber med den indre cellemasse af embryo præimplantationsperioden, anvendes ofte til at modellere tidlig menneskelig udvikling, herunder dannelsen af ​​den tidlige placenta. Både humane inducerede pluripotente stamceller (hiPSCs) og hESCs kan opdeles i trophoblaster in vitro under anvendelse Bone Morphogenic Protein 4 (BMP4) ^{8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15.} Denne omdannelse af pluripotente celler til trofoblastiske celler under anvendelse BMP4 er specifikt for humane celler og er almindeligt anvendt til at undersøge udviklingen af den tidlige humane placenta fordi det ikke kræver adgang til tidlige humane embryoner ^{9, 16.} For nylig blev det opdaget, at tilsætning af inhibitorerne A83-01 (A) og PD173074 (P), som blokerer SMAD2 / 3 og MEK1 / 2 signalveje, øger effektiviteten af ​​hPSC differentiering til trophectoderm-lignende progenitorer, primært Syns og EVTs, uden den omfattende generation af mesoderm, endoderm eller ektoderm celler ^{9, 17} </sup>. Ved hjælp af disse mellemstore betingelser, hESCs differentieret i 12 dage har lignende genekspressionsprofiler som trophectoderm celler isoleret fra blastocyst-trins embryoner menneskelige og udskiller forskellige placenta-specifikke væksthormoner, støtte gyldigheden af denne in vitro-modelsystem ^{9, 11.} Her præsenterer vi en detaljeret protokol til in vitro differentiering af hPSCs i humane trofoblast stamfædre hjælp BMP4 / A / P dyrkningsmedium. Disse betingelser producere rigelige antal celler til en lang række anvendelser, herunder RNA-sekventering, genafbrydelse hjælp siRNA'er, patogene infektioner, og genetisk modifikation under anvendelse af lipofektion-medieret transfektion.