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冷勁松院士團隊自主設(shè)計并研制的中國國旗鎖緊展開結(jié)構(gòu)，歷經(jīng)202天地火轉(zhuǎn)移軌道飛行和93天環(huán)繞探測，飛行4.75億公里后，于2021年5月15日在天問一號著陸器上成功完成了中國國旗可控動態(tài)展開，為中國探測器在火星上打上“中國標識”，使我國成為世界上首個將形狀記憶聚合物復(fù)合材料智能結(jié)構(gòu)應(yīng)用于深空探測工程中的國家。

2020年4月14日，同濟大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院高紹榮團隊與江賜忠團隊在《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)育過程進行連續(xù)采樣，并詳細描繪了SCNT植入前胚胎染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)的動態(tài)變化過程。體細胞核移植（SCNT）技術(shù)是將已經(jīng)分化的體細胞移入去核卵母細胞內(nèi)，使體細胞的染色質(zhì)發(fā)生重編程，繼而重啟胚胎發(fā)育過程并獲得完整個體的技術(shù)。雖然SCNT是目前為止唯一一種可以使體細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技術(shù)的應(yīng)用前景。高紹榮教授團隊長期致力于小鼠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行卵裂球活檢，并結(jié)合單細胞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-細胞和4-細胞時期的發(fā)育阻滯起到關(guān)鍵作用。兩年后，又通過對不同發(fā)育命運體細胞克隆胚胎進行全基因組DNA甲基化高通量測序分析，詳細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時間點的胚胎并利用優(yōu)化的微量細胞sisHi-C技術(shù)對染色質(zhì)高級結(jié)構(gòu)進行了檢測，通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，在體細胞核被注射到去核的卵細胞后，隨著典型三維染色質(zhì)結(jié)構(gòu)的消解，供核體細胞染色質(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)了一個非常有趣的現(xiàn)象，當供體細胞在去核卵母細胞中被人工激活1個小時后，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小時進入類原核期（對應(yīng)正常受精胚胎PN3時期）后，重新出現(xiàn)了較弱的區(qū)室結(jié)構(gòu)和拓撲相關(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信號在一細胞晚期逐漸減弱，直到2細胞早期降到最低值，在2細胞晚期到8細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)育各個階段的TAD強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)集進行比較分析后發(fā)現(xiàn)，SCNT胚胎在2細胞期的遠距離（>2 Mb）相互作用較正常受精胚胎明顯降低。同時，早期（2到8細胞期）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)的異常是否會導(dǎo)致增強子與啟動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時期的關(guān)鍵基因Zscan4d的啟動子與上游的超級增強子有著強烈的相互作用，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？研究人員證實這是由于供體細胞基因組中持續(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)象會趨向正常受精胚胎，且Zscan4d的啟動子與超級增強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，也證實了在胚胎基因表達調(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，并能被過量表達Kdm4d部分糾正綜上，這項研究對小鼠SCNT胚胎發(fā)育過程中的染色質(zhì)三維結(jié)構(gòu)重塑進行了系統(tǒng)的研究，這也為今后進一步糾正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目的支持。

揭示了擬南芥轉(zhuǎn)錄因子AUXIN RESPONSE FACTOR 2（ARF2）和PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 5（PIF5）（以及PIF4）直接互作，控制植物ABS3介導(dǎo)衰老途徑的轉(zhuǎn)錄重編程的分子范式。

本成果轉(zhuǎn)化項目包括：①中西醫(yī)結(jié)合特色養(yǎng)老護理理論研究與技術(shù)；②養(yǎng)老護理管理技術(shù)；③養(yǎng)老護理人才培養(yǎng)；④養(yǎng)老護理集成化網(wǎng)絡(luò)平臺管理技術(shù)；⑤醫(yī)養(yǎng)結(jié)合特色養(yǎng)老模式。

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