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2020年4月14日，同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院高紹榮團(tuán)隊(duì)與江賜忠團(tuán)隊(duì)在《Nature Communications》雜志在線發(fā)表了題為“Chromatin architecture reorganization in murine somatic cell nuclear transfer embryos”的研究成果。他們采用了經(jīng)過優(yōu)化的少量細(xì)胞全基因組染色質(zhì)構(gòu)象捕獲技術(shù)（sisHi-C），對小鼠SCNT胚胎發(fā)育過程進(jìn)行連續(xù)采樣，并詳細(xì)描繪了SCNT植入前胚胎染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化過程。 體細(xì)胞核移植（SCNT）技術(shù)是將已經(jīng)分化的體細(xì)胞移入去核卵母細(xì)胞內(nèi)，使體細(xì)胞的染色質(zhì)發(fā)生重編程，繼而重啟胚胎發(fā)育過程并獲得完整個(gè)體的技術(shù)。雖然SCNT是目前為止唯一一種可以使體細(xì)胞獲得完整全能性的手段，但是由于在重編程過程中出現(xiàn)了各種表觀遺傳水平修飾的異常，使得SCNT胚胎的發(fā)育能力處于較低水平，也極大程度地限制了該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景。高紹榮教授團(tuán)隊(duì)長期致力于小鼠SCNT胚胎發(fā)育異常原因的探索。2016年通過對早期克隆胚胎進(jìn)行卵裂球活檢，并結(jié)合單細(xì)胞RNA測序技術(shù)首次建立了植入前核移植胚胎發(fā)育命運(yùn)追蹤系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)了組蛋白去甲基化酶Kdm4b和Kdm5b分別對克隆胚胎2-細(xì)胞和4-細(xì)胞時(shí)期的發(fā)育阻滯起到關(guān)鍵作用。兩年后，又通過對不同發(fā)育命運(yùn)體細(xì)胞克隆胚胎進(jìn)行全基因組DNA甲基化高通量測序分析，詳細(xì)地研究了小鼠克隆胚胎著床前發(fā)育過程中DNA甲基化修飾的重編程過程，并揭示了異常的DNA再甲基化（DNA re-methylation）是導(dǎo)致克隆胚胎著床后發(fā)育異常的關(guān)鍵因素。在哺乳動(dòng)物中，染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)對基因的調(diào)控起著非常重要的作用。但是，受制于小鼠SCNT胚胎樣本取材困難和Hi-C技術(shù)對細(xì)胞樣本起始量高的限制，小鼠SCNT植入前胚胎發(fā)育過程中染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化過程尚未被全面研究過。 在本研究中，研究人員收集了核移植后多個(gè)時(shí)間點(diǎn)的胚胎并利用優(yōu)化的微量細(xì)胞sisHi-C技術(shù)對染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)進(jìn)行了檢測，通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在體細(xì)胞核被注射到去核的卵細(xì)胞后，隨著典型三維染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的消解，供核體細(xì)胞染色質(zhì)的近距離相互作用優(yōu)先解開，并迅速由間期轉(zhuǎn)化為類中期狀態(tài)。在這期間出現(xiàn)了一個(gè)非常有趣的現(xiàn)象，當(dāng)供體細(xì)胞在去核卵母細(xì)胞中被人工激活1個(gè)小時(shí)后，基因組經(jīng)歷了從類有絲分裂中期向類第二次減數(shù)分裂中期的轉(zhuǎn)變。 圖1. SCNT胚胎基因組在短時(shí)間內(nèi)由有絲分裂類中期轉(zhuǎn)變?yōu)闇p數(shù)分裂類中期 在SCNT胚胎發(fā)育6小時(shí)進(jìn)入類原核期（對應(yīng)正常受精胚胎PN3時(shí)期）后，重新出現(xiàn)了較弱的區(qū)室結(jié)構(gòu)和拓?fù)湎嚓P(guān)結(jié)構(gòu)域（TADs）信號，這很可能是再次退出中期的結(jié)果。隨后，TADs信號在一細(xì)胞晚期逐漸減弱，直到2細(xì)胞早期降到最低值，在2細(xì)胞晚期到8細(xì)胞卵裂期逐步重新建立，直到囊胚期成熟（圖2）。 圖2. SCNT胚胎發(fā)育各個(gè)階段的TAD強(qiáng)弱變化 隨后研究人員將小鼠SCNT與正常受精胚胎發(fā)育sisHi-C公共數(shù)據(jù)集進(jìn)行比較分析后發(fā)現(xiàn)，SCNT胚胎在2細(xì)胞期的遠(yuǎn)距離（>2 Mb）相互作用較正常受精胚胎明顯降低。同時(shí)，早期（2到8細(xì)胞期）受精胚胎與SCNT胚胎的區(qū)室結(jié)構(gòu)及TADs也存在著明顯的差異。 前期的很多研究表面小鼠SCNT胚胎在合子基因組激活（ZGA）時(shí)期有大量的基因未能被正常激活。于是，研究人員想到染色質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的異常是否會(huì)導(dǎo)致增強(qiáng)子與啟動(dòng)子之間的相互作用無法成功建立？結(jié)果表明，在小鼠正常受精卵的ZGA時(shí)期的關(guān)鍵基因Zscan4d的啟動(dòng)子與上游的超級增強(qiáng)子有著強(qiáng)烈的相互作用，而這種互作卻無法在SCNT胚胎中被觀察到（圖3）。這類基因的激活異常很可能就是SCNT胚胎發(fā)育能力低下的原因之一。那么，造成染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的異常的原因究竟是什么呢？研究人員證實(shí)這是由于供體細(xì)胞基因組中持續(xù)存在的組蛋白H3K9me3修飾無法被正常擦除造成的。通過在SCNT胚胎中過量表達(dá)組蛋白去甲基化酶Kdm4d來降低H3K9me3修飾水平， SCNT胚胎的染色質(zhì)空間構(gòu)象會(huì)趨向正常受精胚胎，且Zscan4d的啟動(dòng)子與超級增強(qiáng)子的互作也得到了部分的修復(fù)（圖3）。這說明H3K9me3修飾是核移植胚胎中染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)重編程的重要障礙，也證實(shí)了在胚胎基因表達(dá)調(diào)控過程中組蛋白修飾和染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用。 圖3. SE-P互作異常影響ZGA相關(guān)基因表達(dá)，并能被過量表達(dá)Kdm4d部分糾正 綜上，這項(xiàng)研究對小鼠SCNT胚胎發(fā)育過程中的染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)重塑進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，這也為今后進(jìn)一步糾正SCNT胚胎發(fā)育過程中的表觀遺傳屏障提供了新的思路。 圖4 本研究的模式圖 同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院博士研究生陳墨、朱乾書和李翀副研究員為本文共同第一作者，高紹榮教授、江賜忠教授和劉曉雨研究員為本文共同通訊作者。該研究得到了科技部、基金委和上海市科委項(xiàng)目的支持。

富鋰的層狀結(jié)構(gòu) Mn 基氧化物及三元（NCM）材料具有高容量的特點(diǎn)，成本低廉，工作電壓與現(xiàn)有電解液匹配，安全性好，考慮到振實(shí)密度，比容量等綜合性能，其應(yīng)用前景很好，適用于數(shù)碼通訊類滇池、筆記本電腦、電動(dòng)工具電池、汽車電池等。該項(xiàng)目具備產(chǎn)學(xué)研合作基礎(chǔ)。 項(xiàng)目特色： 針對富鋰錳基和三元正極材料首次充放電效率低，倍率性能交差，鋰層中陽離子的混排、高電壓下電極材料與電解液之間反應(yīng)等問題，通過表面包覆、體相摻雜、顆粒微納化和形貌控制等多種方法，以提高其電化學(xué)性能。 通過原位 XRD、XAS、EXAFS、電化學(xué)阻抗譜（EIS）、原位掃描電鏡與透射電鏡、掃描隧道顯微鏡、原位核磁共振、同步輻射和中子衍射等技術(shù)，獲得無機(jī)材料及相關(guān)體系的原位分析與診斷新方法。 優(yōu)化設(shè)計(jì)并研制新型電極，電池制備工藝技術(shù)，構(gòu)筑高容量，長循環(huán)穩(wěn)定性的新型鋰電池。 市場應(yīng)用前景： 擴(kuò)大富鋰層狀與三元電極材料與新型鋰電池技術(shù)成果的推廣力度，促成成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，使中小型企業(yè)規(guī)模成長，提升電池行業(yè)研發(fā)水平和產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)優(yōu)化，帶動(dòng)鋰電池及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。 

石化產(chǎn)業(yè)的廢氣、廢水、廢渣排放量分別位居工業(yè)污染物排放量的第1、第4和第5位，現(xiàn)有工藝針對廢氣、廢水、廢渣分別采用焚燒、生化等方法處理，存在投資大、能耗高、達(dá)標(biāo)排放難等問題。本項(xiàng)目以“過程減量化、治理精準(zhǔn)化”為理念，開發(fā)“廢棄物”中資源化合物的回收技術(shù)、廢氣/廢水催化氧化技術(shù)、廢渣臨氧裂解技術(shù)、低品位能量綜合利用技術(shù)，形成化工“廢氣、廢水、廢渣”“一站式”凈化的成套裝備與工藝技術(shù)。并且環(huán)保裝置與化工裝置一體化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)化工裝置的“三廢”零排放。

成果與項(xiàng)目的背景及主要用途： 防偽，是企業(yè)在目前社會(huì)誠信缺失、假冒偽劣商品擾亂企業(yè)正常經(jīng)營和損害企業(yè)、消費(fèi)者利益的情況下，為保護(hù)企業(yè)市場、保護(hù)廣大消費(fèi)者合法權(quán)益而采取的一種防范性技術(shù)措施。企業(yè)在充分利用防偽技術(shù)來打擊假冒偽劣、整頓和規(guī)范市場的同時(shí)，更是品牌企業(yè)對外提升企業(yè)及其產(chǎn)品形象、展示企業(yè)對消費(fèi)者、對社會(huì)負(fù)責(zé)任的一種必須手段。 同時(shí)，企業(yè)應(yīng)以防偽為契機(jī)，將有效的防偽措施作為企業(yè)的一種戰(zhàn)略投資，并有計(jì)劃地制定并逐步實(shí)現(xiàn)防偽工作目標(biāo)，并將防偽貫穿于產(chǎn)品生產(chǎn)、市場營銷、企業(yè)管理的全過程，將防偽作為企業(yè)維權(quán)、打假、增效、塑造品牌的重要手段。 技術(shù)原理與工藝流程簡介： 將高科技應(yīng)用于防偽是國際上普遍采用的方法之一，基于頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)的特殊光學(xué)防偽措施就極具代表性，比如：紫外油墨防偽、激光防偽等。特殊光學(xué)防偽是利用發(fā)光器（如：激光器、特定波長光源等）激發(fā)涂覆在紙面上的特殊材料，發(fā)出特定波長的光，再利用接收系統(tǒng)對此光進(jìn)行接收，從接收信號的有、無或編碼順序來識別真假。可以看出，特殊光學(xué)防偽涉及到幾個(gè)重要的元器件，即特定波長半導(dǎo)體激光光源、窄帶光學(xué)濾波器、光電探測器和專用處理芯片及配套的機(jī)具結(jié)構(gòu)。在防偽鑒別系統(tǒng)的研制過程中，對這幾種器件提出了很高的要求，即體積小、強(qiáng)度高、溫度特性好、對特定波長接收敏感、自動(dòng)漂移補(bǔ)償?shù)龋员ＷC防偽機(jī)具的穩(wěn)定性和可靠性。我們采用的原理是頻率變換光油墨，然后用某個(gè)特定波長的激光激發(fā)，最后用 PD 探測，以此組成防偽識別儀器。所謂光學(xué)頻率轉(zhuǎn)換理論是采用光譜發(fā)射器件以特定的波長激發(fā)被測物的表面產(chǎn)生另一個(gè)特定波長的光學(xué)信號，這個(gè)信號經(jīng)過光濾波器件、專用光電接收器件后由專用信號處理電路進(jìn)行識別，并使整個(gè)系統(tǒng)始終處于自動(dòng)補(bǔ)償狀態(tài)。光子混合集成器件就是使新型光譜發(fā)射器件、專用光電接收器件、光濾波器件在一起有效地組合，可采用混合集成或光電集成來制成這種光子集成芯片調(diào)試、封裝，再加上專用弱光信號處理及補(bǔ)償芯片等元件實(shí)現(xiàn)優(yōu)化組合和匹配，構(gòu)成微型化系統(tǒng)模塊。其原理圖如下 頻率變換原理：當(dāng)熒光物質(zhì)被激光照射時(shí)，其電子就會(huì)吸收光子被激發(fā)而躍遷至激發(fā)態(tài)，當(dāng)他向低能態(tài)躍遷時(shí)，就產(chǎn)生熒光。從此發(fā)光過程來看，由于發(fā)光主要是電子躍遷引起的，并且經(jīng)研究表明此種頻率變換效應(yīng)需要有晶體的機(jī)制才能發(fā)生，所以，簡單的改變油墨涂料顏色等不會(huì)對它的頻率變換有所影響。 應(yīng)用前景分析及效益預(yù)測：防偽度高，識別性強(qiáng)，具有客觀的市場前景。 應(yīng)用領(lǐng)域： 包裝防偽行業(yè) 合作方式及條件：根據(jù)具體情況面議

激光焊接，可焊接非標(biāo)準(zhǔn)形狀材料，可從360度焊接。 此外，還有一些非標(biāo)準(zhǔn)材料，例如一些固定幾何和角度的材料，也可以由它焊接。可應(yīng)用于碳鋼、不銹鋼、鋅、銅、鋁、鉻、金、銀等多種金屬及其合金材料的焊接。

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