体细胞核移植（somatic cell nuclear transfer, SCNT）技术，也称克隆技术，指的是将终末分化的体细胞注入去核的卵母细胞内，使体细胞的染色质发生重编程并获得全能性的技术。然而，与正常胚胎相比，克隆胚胎的出生效率极低。供体细胞染色质的表观遗传重编程异常是导致这一现象的重要原因，其中就包括在供体细胞中高度富集的组蛋白H3第9位赖氨酸的三甲基化修饰（H3K9me3）。

2023年8月9日，3344体育官方入口高绍荣/刘晓雨/李翀团队与江赐忠团队合作在Nature Communications杂志上在线发表题为Unreprogrammed H3K9me3 prevents minor zygotic genome activation and lineage commitment in SCNT embryos的研究论文。该研究首次描绘了小鼠克隆胚胎着床前发育过程中各阶段的H3K9me3修饰图谱，系统地揭示了H3K9me3修饰在重编程过程中的异常及调控机制，并鉴定出了多个与谱系特异性H3K9me3建立相关的调控因子，为提高克隆效率提供了新思路。

通过与正常胚胎进行比较，研究人员发现来源于供体细胞的H3K9me3在克隆胚胎发育过程中呈现整体偏高的状态。其中，H3K9me3异常富集在初级ZGA基因（minor ZGA，发生在小鼠1-细胞晚期至2-细胞早期）相关区域中，这与克隆胚胎中minor ZGA基因的转录抑制以及逆转座子的激活延迟密切关联。通过Kdm4b的过表达可特异性地擦除minor ZGA基因上的H3K9me3，从而恢复ZGA基因的激活。因此，H3K9me3的重编程异常是阻碍克隆胚胎获得全能性的一个重要因素。

此外，通过比较克隆胚胎与正常胚胎在囊胚阶段的H3K9me3富集区域的差异，研究人员发现，克隆囊胚在谱系特化过程中H3K9me3的建立存在严重异常。通过转录因子富集及转录活性差异的联合分析，预测出在差异化建立H3K9me3的区域中富集异常且表达紊乱的转录因子。

针对在克隆胚胎中异常低表达的转录因子Max和Mcrs1，在正常胚胎中对其进行敲降模拟验证，发现第一次谱系分化过程出现明显异常，表明Max和Mcrs1可能对克隆胚胎的谱系分化具有重要调控作用。在对克隆胚胎的发育挽救实验中，通过对Max和Mcrs1分别进行过表达，可促进克隆胚胎中谱系特异性H3K9me3的建立，并且显著改善克隆胚胎着床前后的发育潜能，进一步提高克隆小鼠的出生率。因此，本研究揭示了在分化过程中谱系特异性H3K9me3的建立缺陷是影响克隆胚胎发育的一个重要障碍。

过表达Max和Mcrs1提高克隆胚胎的发育能力

综上，该研究解析了H3K9me3重编程的异常与克隆胚胎的全能性获得和谱系分化异常之间的关系，为理解克隆效率低下的分子机制提供了新的思路。

本文的第一作者是3344体育官方入口博士后徐睿敏和朱乾书。3344体育官方入口刘晓雨教授、高绍荣教授、3344体育官方入口附属第一妇婴保健院李翀副研究员与3344体育官方入口江赐忠教授是本文的共同通讯作者。