Abstract Embryonic stem cells (ESCs) which are susceptible to DNA damage depend on a robust and highly efficient DNA damage response (DDR) mechanism for their survival. However, the implications of physical force-mediated DNA damage on ESC fate remains unclear. We show that stiffness-dependent spreading of mouse ESCs (mESCs) induces DNA damage through nuclear compression, with DNA damage causing differentiation through early induction of Lamin A/C expression. Interestingly, differentiation is associated with rescue of DNA damage and activation of the DDR factor ATR. While ATR is typically known to play roles in DDR pathway, its role during stiffness-mediated nuclear compression and mESC differentiation is unknown. Nuclear enrichment of activated ATR on stiff substrates and reduction of Lamin A/C expression upon ATR inhibition suggests that mESC differentiation is driven by nuclear compression-mediated DNA damage and involves ATR-dependent modulation of Lamin A/C.

Summary Human pluripotent stem cells (hPSCs) can self-organize into a blastocyst-like structure (blastoid) by virtue of their full developmental potential. The pluripotent mouse embryonic stem cells (mESC) are considered to lack this potential and hence can form blastoids only when combined with trophoblast stem cells. We performed a small molecule and cytokine screen to demonstrate that mESC have full potential to efficiently self-organize themselves into E-blastoids (ESC-blastoids). The morphology, cell lineages and the transcriptome of these blastoids resemble the mouse blastocyst. The E-blastoids undergo implantation and in utero development in mice. The transient reactivation of the 2C-gene network by retinoid signaling is essential for E-blastoid generation. GSK3β activity is critical for retinoid signaling and consequent 2C gene network activation. Collectively, the mESC possess full developmental potential to generate blastoids similar to hPSCs and other mammals. The plasticity of PSCs to self-organize into blastoids is not exclusive to humans or larger mammals; rather, it could be a general feature shared by most mammals, including rodents.

Abstract From an isolated epidemic, COVID-19 has now emerged as a global pandemic. The availability of genomes in the public domain following the epidemic provides a unique opportunity to understand the evolution and spread of the SARS-CoV-2 virus across the globe. The availability of whole genomes from multiple states in India prompted us to analyse the phylogenetic clusters of genomes in India. We performed whole-genome sequencing for 64 genomes making a total of 361 genomes from India, followed by phylogenetic clustering, substitution analysis, and dating of the different phylogenetic clusters of viral genomes. We describe a distinct phylogenetic cluster (Clade I / A3i) of SARS-CoV-2 genomes from India, which encompasses 41% of all genomes sequenced and deposited in the public domain from multiple states in India. Globally 3.5% of genomes, which till date could not be mapped to any distinct known cluster fall in this newly defined clade. The cluster is characterized by a core set of shared genetic variants – C6312A (T2016K), C13730T (A88V/A97V), C23929T, and C28311T (P13L). Further, the cluster is also characterized by a nucleotide substitution rate of 1.4 × 10 −3 variants per site per year, lower than the prevalent A2a cluster, and predominantly driven by variants in the E and N genes and relative sparing of the S gene. Epidemiological assessments suggest that the common ancestor emerged in the month of February 2020 and possibly resulted in an outbreak followed by countrywide spread, as evidenced by the low divergence of the genomes from across the country. To the best of our knowledge, this is the first comprehensive study characterizing the distinct and predominant cluster of SARS-CoV-2 in India.

SUMMARY mESCs and epiblast are considered to follow strict lineage adherence and lack the potential to contribute to trophoectoderm. Here, we report the derivation of trophoblast stem cells (ESTS) from the mESCs. The single-cell transcriptome and molecular characterization of ESTS show similarity with TSCs. They efficiently integrate into the TE compartment of the blastocyst and contribute to the placenta during development. We discovered GSK3β as a critical regulator of the TE fate of ESCs. It plays a vital stage-specific role during ESTS derivation. We further show β-CATENIN and an intron-I regulatory element of Cdx2 are essential for the TE fate of ESCs. We further show that the mouse epiblast can readily differentiate into TE lineage. In contrast to the paradigm of the restricted potential of pluripotent ESCs and epiblast, our data shows that murine ESCs and epiblast have the unrestrained developmental potential for extraembryonic lineages.