In tumors and embryoid bodies of mouse teratoma a correlation has been established between specific activity of alkaline phosphatase (EC 3.1.3.1) and content of embryonal carcinoma, the stem cell of the tumor. A histochemical study of embryoid bodies has shown that high levels of the enzyme are confined to embryonal carcinoma. Fifteen tissue culture lines could be classified into three groups: (a) lines identifiable as pluripotential embryonal carcinoma by their morphology, tumorigenicity, and capacity to differentiate in vivo; (b) nullipotential embryonal carcinoma, resembling pluripotential embryonal carcinoma in morphology and malignancy but giving rise to undifferentiated tumors; and (c) lines of apparently nonmalignant somatic cells. Both types of embryonal carcinoma possess levels of alkaline phosphatase 5- to a 100-fold higher than the somatic cell lines. The embryonal carcinoma enzyme resembles the enzymes from kidney and placenta in kinetics of thermal inactivation and sensitivity to the inhibitor L-phenylalanine, but is distinguishable from the alkaline phosphatases of liver and intestine. These findings are discussed in relation to the use of teratoma for the study of cell differentiation.

T cells bearing T cell receptor (TCR) γ and δ chain heterodimers are first generated early in ontogeny. They form distinct subsets that differ in their TCR repertoires and tissue distribution. Disruption of the mouse TCR Cδ gene segment by a gene targeting method caused the complete loss of T cells bearing TCR γδ chains, but had little or no effect on the development of T cells bearing TCR αβ chains. The analyses of TCR γ and δ genes in the mutant mice suggest that intracellular mechanisms acting at the level of DNA rearrangement play key roles in the differential γ and δ gene rearrangements and in the generation of the highly restricted junctional sequences during fetal thymic development.

The deletion mutation in the HPRT-deficient mouse embryonic stem (ES) cell line E14TG2a has been corrected by gene targeting. The presence of plasmid sequences in the correcting vector DNA did not affect the frequency of correction. We have characterized three different HPRT gene structures in correctants. Cells from one corrected clone have been introduced into mouse blastocysts, and germ line transmission of the ES cell-derived corrected gene has been achieved. The corrected gene has the same pattern of expression as the wild-type gene, with the characteristic elevated level of expression in brain tissue. Hence, we have demonstrated the feasibility of introducing targeted modifications into the mouse germ line by homologous recombination in ES cells.

Many pluripotent embryonal carcinoma (EC) cell lines and all embryonic stem (ES) cell lines have hitherto been maintained in the undifferentiated state only by culture on feeder layers of mitomycin C-treated embryonic fibroblasts. We now demonstrate that medium conditioned by incubation with Buffalo rat liver (BRL) cells prevents the spontaneous differentiation of such cells which occurs when they are plated in the absence of feeders. This effect is not mediated via cell selection but represents a fully reversible inhibitory action ascribed to a differentiation-inhibiting activity (DIA). BRL-conditioned medium can therefore replace feeders in the propagation of homogeneous stem cell populations. Such medium also restricts differentiation in embryoid bodies formed via aggregation of EC cells and partially inhibits retinoic acid-induced differentiation. The PSA4 EC line gives rise only to extraembryonic endoderm-like cells when aggregated or exposed to retinoic acid in BRL-conditioned medium. This suggests that DIA may be lineage-specific. DIA is a dialysable, acid-stable entity of apparent molecular weight 20,000–35,000. Its actions are reproduced neither by insulin-like growth factor-II nor by transforming growth factor-β. DIA thus appears to be a novel factor exerting a negative control over embryonic stem cell differentiation.