细胞重编程技术可用于衍生所需的细胞类型，并在再生医学、疾病建模和药物筛选中具有广泛的应用。直接重编程能够通过绕过多能阶段和耗时的分化过程将一种细胞类型转化为另一种所需的细胞类型，例如将成纤维细胞转化为诱导神经元 (iN) 细胞和其他细胞类型。然而，这些转化过程的低效率为生物医学应用带来了障碍。

细胞重编程的一个关键步骤是克服异染色质的表观遗传屏障并打开内源基因进行细胞类型转换。以前的大多数研究都集中在转录因子和生化因子在细胞重编程中的作用，但对生物物理因素的影响知之甚少。细胞在短时间和长时间尺度（从几秒到几天）都会经历机械刺激，这可能会导致机械化学信号传导、细胞骨架重组和染色质以脉络相关的方式发生变化。

为了直接确定核变形对染色质重塑的影响，加州大学洛杉矶分校李松等研究人员研究了机械挤压悬浮细胞是否以及如何调节表观遗传状态和细胞重编程，并探索了这种用于机械应用的方法。

研究人员表明由限制在微流体通道中引起的细胞核的毫秒变形导致核层起皱和瞬时解体，染色质中层相关结构域的局部分离和组蛋白甲基化（组蛋白 H3 赖氨酸 9 三甲基化）和DNA甲基化。细胞重编程早期染色质的这些全局变化促进了成纤维细胞向神经元的转化，并且可以通过抑制组蛋白 H3 赖氨酸 9 和 DNA 甲基化来部分复制。

这种机械启动方法还触发巨噬细胞重编程为神经元和成纤维细胞转化为诱导多能干细胞，因此是一种有前途的基于机械的细胞工程表观遗传状态调节方法。

参考文献：

Song, Y., Soto, J., Chen, B. et al. Transient nuclear deformation primes epigenetic state and promotes cell reprogramming. Nat. Mater. (2022).

https://doi.org/10.1038/s41563-022-01312-3