近日，生命科学与技术学院张勇教授及合作团队在Cell期刊系列《干细胞报告》（Stem Cell Reports）杂志上在线发表题为“Mechanical strain treatment improves nuclear transfer reprogramming efficiency by enhancing chromatin accessibility”的研究论文。该研究先利用转录组公共数据预测了机械应变处理可以诱导细胞去分化和转分化的特征，并且通过机械应变处理的卵丘细胞（Cumulus cells，CCs）产生体细胞核移植（SCNT）囊胚的效率来验证机械力对细胞命运转变的影响。该研究发现，单独使用机械应变使CCs染色质可及性得到大范围的增强，同时在该机械应变处理下的CCs可以部分修复SCNT胚胎中的转录失调，进而使SCNT囊胚发育效率得到显著提升。

        细胞力学特性在多个细胞命运决定事件中发挥重要作用，例如促进或维持干细胞谱系特化、诱导分化或自我更新、以及促进发育过程中的细胞分配模式等，但应用细胞响应力学特性来诱导细胞命运转变仍然具有挑战性，主要是因为要选定合适的细胞外力以有效促进细胞命运转变是一个费时费力的过程。并且，细胞力学特性、转变效率、染色质结构三者之间的联系需要被进一步阐释。

        该工作收集了机械应变持续时间从2小时到16小时的RNA-seq数据，通过细胞状态转换特征分析评估各个条件下的重编程潜力，说明适当的机械应变处理可能会增强CC的细胞重编程潜力。在随后的SCNT囊胚发育率验证实验中，来自几个处理时间组的ms-SCNT（mechanical strain-treated SCNT）胚胎的囊胚发育都率显著高于对照组(26.8%)，其中14小时处理后显示出最高的囊胚发育率(41.6%)，证明了机械应变处理对提高SCNT效率的有效性。同时，该工作观察到在机械应变处理的CCs中染色质可及性得到了广泛的增加，其中有一部分的增加是由YAP-TEAD相互作用的诱导介导的。在针对ms-SCNT胚胎转录组的研究中还发现，使用机械应变处理的CCs可以部分修复SCNT胚胎中的转录失调，并且机械应变处理可能有助于ms-SCNT胚胎中重编程因子的结合，以修复基因组激活的失调。

        综上所述，本研究开创性地利用机械应变来提高SCNT重编程效率，强调了机械性能的可量化调制与细胞命运转变之间的关系。进一步地，这种改善是通过机械应变诱导的染色质可及性增加实现的，这表明染色质重塑可以将细胞响应机械力与细胞命运重编程潜力联系起来，并发挥中介作用。

        同济大学生命科学与技术学院张勇教授、高绍荣教授，同济大学附属第一妇婴保健院李翀副研究员、同济大学口腔医学院孙瑶教授为本文共同通讯作者，同济大学博士后陈玉洁、博士生徐睿敏、周爽博士、赵程辰博士为共同第一作者。该项工作得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划、中国博士后科学基金、上海市超级博士后计划等项目的重要支持。