孕期第二周是胚胎發育的關鍵階段，即胚胎產生。 這一時期的發育失敗是導致早期妊娠失敗的主要原因之一。 利用英國體外受精診所自願捐贈的剩餘人類胚胎，科學家們在實驗室中廣泛地研究了植入前時期，即發育中的胚胎在受精后第七天植入母親子宮之前的時期。 然而，人們對人類胚胎植入后的發展知之甚少，因為胚胎在這個時候變得無法研究。

受精后9天在實驗室里的人類胚胎。 下胚層細胞（主胚胎外的一組細胞）向胚胎發出信息，啟動了頭尾體軸的發育。 使用免疫螢光分析，下胚層細胞顯示為綠色，這些細胞是不對稱分佈的。 在胚胎的中心可以看到一個空腔，其標誌是Podocalyxin的分泌（紅色）和F-actin的堆積（白色），細胞核被染成藍色。

2016年，現任加州理工學院生物和生物工程系Bren教授的Magdalena Zernicka-Goetz和她在劍橋大學的團隊開發了一種技術，在植入后的母體外培養人類胚胎。 這使得人類胚胎第一次可以被研究到發育的第14天。

在一項新的研究中，Zernicka-Goetz實驗室的研究人員檢查了在胚胎發育的這一早期階段在分子水準上發生了什麼。 他們的研究結果提供了第一個證據，即位於胚胎外部的一個被稱為下胚層細胞的圓盤狀細胞群向胚胎發送了一個資訊，啟動了頭尾體軸的形成，這使得以前對稱的胚胎有兩個不同的端點，一個是頭，一個是”尾”。 研究結果顯示，儘管不同物種的胚胎細胞的定位和組織有很大的差異，但參與人類胚胎體軸形成的分子信號與其他哺乳動物相似。

這些結果在《自然通訊》雜誌上發表的一篇論文中進行了描述。

Zernicka-Goetz說：”我們揭示了發育中的胚胎剛剛植入子宮后的基因表達模式，它反映了胚胎在這些早期階段發育時不同細胞類型之間的多種對話。 我們正在尋找將使頭部開始在胚胎中發育的基因對話，並發現這些對話是由下胚層的細胞發起的，這些細胞通常不會對構建身體本身作出貢獻。 它們向相鄰的胚胎細胞發出資訊，這些細胞的反應是：『好的，現在我們將把自己放在一邊，發育成頭端』。 “

該研究通過對單個細胞製造的數以千計的信使RNA（mRNA）分子中的代碼進行測序，確定了發育中的胚胎中的這些基因對話;mRNA分子被細胞機器翻譯成執行重要功能和賦予細胞結構的蛋白質分子。 這使研究人員能夠捕捉到發育中的胚胎在植入子宮后不斷變化的分子特徵，並揭示出胚胎細胞在發育成最終產生人體所有器官的不同細胞類型時逐漸喪失多能性（產生任何類型細胞的能力）。

“我們的目標一直是使人們能夠深入瞭解非常早期的人類胚胎發育，以了解我們的生命是如何開始的。” Zernicka-Goetz說：”通過將我們培養人類胚胎的新技術與先進的測序方法相結合，我們已經深入研究了在人類發展的這一令人難以置信的階段發生的關鍵變化，胚胎重塑在許多懷孕失敗的時候做出關鍵決定。 “