文獻(xiàn)解讀：小鼠模型助力周斌團(tuán)隊(duì)合作開發(fā)鄰近細(xì)胞遺傳操作新技術(shù)
近期，國科大杭州高等研究院周斌教授團(tuán)隊(duì)合作研究成果“Intercellular genetic tracing by alternative synthetic Notch signaling”在國際學(xué)術(shù)期刊Cell Discovery上發(fā)表。
該研究結(jié)合了合成生物學(xué)和遺傳學(xué)技術(shù)，開發(fā)了一種新的體內(nèi)鄰近細(xì)胞遺傳標(biāo)記技術(shù)。研究發(fā)現(xiàn)在胚胎發(fā)育和器官形成過程中，不同細(xì)胞類型之間存在細(xì)胞通訊。這一發(fā)現(xiàn)不僅為理解早期器官發(fā)育提供了科學(xué)依據(jù)，也為臨床早期發(fā)育異常疾病的診斷和治療奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)為體內(nèi)鄰近細(xì)胞研究提供了關(guān)鍵的技術(shù)支撐。
南模生物為該研究提供了R26-L-mCD19,R26-R-mCD19, Pdgfra-mCherry, Cdh5-αmCh2NtTA-BFP和Cdh5-αmCh4NtTA-BFP小鼠。
近期，周斌團(tuán)隊(duì)基于 Notch 信號通路工作原理，在體內(nèi)構(gòu)建人工合成的 Notch 信號通路，稱為 Synthetic Notch（synNotch），利用 synNotch 首次在哺乳動物體內(nèi)創(chuàng)建了鄰近細(xì)胞遺傳示蹤技術(shù)(genetic tracing of cell-cell contact，gTCCC)。
拓展：該技術(shù)是將Notch配體的胞外段替換為synNotch配體mGFP；將Notch受體的胞外段替換為synNotch受體anti-GFP，而胞內(nèi)段替換為tTA，跨膜域保持不變；再結(jié)合tetO-on與Cre-loxP系統(tǒng)，當(dāng)表達(dá)synNotch受體的細(xì)胞與表達(dá) synNotch配體的細(xì)胞發(fā)生接觸時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)對受體細(xì)胞進(jìn)行遺傳標(biāo)記及操作（Science，2022；Dev Cell，2023）。
在本研究中，研究人員開發(fā)了多種基于synNotch 技術(shù)的鄰近細(xì)胞標(biāo)記新技術(shù)。他們首先根據(jù)mCD19和 anti-CD19構(gòu)建用于鄰近細(xì)胞標(biāo)記的synNotch技術(shù)，簡稱gTCCC2。之后，研究人員構(gòu)建了兩種誘導(dǎo)型 mCD19配體工具小鼠：Rosa26-loxP-Stop-loxP-mCD19 (R26-L-mCD19)和Rosa26-rox-Stop-rox-mCD19 (R26-R-mCD19)，以及一種anti-CD19內(nèi)皮細(xì)胞受體工具小鼠：Cdh5-aCD19NtTA-tdT。
拓展：該技術(shù)是將Notch配體的胞外段替換為synNotch配體mGFP；將Notch受體的胞外段替換為synNotch受體anti-GFP，而胞內(nèi)段替換為tTA，跨膜域保持不變；再結(jié)合tetO-on與Cre-loxP系統(tǒng)，當(dāng)表達(dá)synNotch受體的細(xì)胞與表達(dá) synNotch配體的細(xì)胞發(fā)生接觸時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)對受體細(xì)胞進(jìn)行遺傳標(biāo)記及操作（Science，2022；Dev Cell，2023）。
在本研究中，研究人員開發(fā)了多種基于synNotch 技術(shù)的鄰近細(xì)胞標(biāo)記新技術(shù)。他們首先根據(jù)mCD19和 anti-CD19構(gòu)建用于鄰近細(xì)胞標(biāo)記的synNotch技術(shù)，簡稱gTCCC2。之后，研究人員構(gòu)建了兩種誘導(dǎo)型 mCD19配體工具小鼠：Rosa26-loxP-Stop-loxP-mCD19 (R26-L-mCD19)和Rosa26-rox-Stop-rox-mCD19 (R26-R-mCD19)，以及一種anti-CD19內(nèi)皮細(xì)胞受體工具小鼠：Cdh5-aCD19NtTA-tdT。
Fig 1. Generation of intercellular genetic systems based on CD19 for tracing cell‒cell contact in vivo.
研究人員利用mCherry 和anti-mCherry構(gòu)建第三種鄰近細(xì)胞標(biāo)記技術(shù)gTCCC3。免疫熒光染色結(jié)果顯示，成纖維細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞鄰近分布。為驗(yàn)證這兩種細(xì)胞類型是否發(fā)生細(xì)胞接觸交流，研究人員構(gòu)建了成纖維細(xì)胞表達(dá)synNotch配體mCherry的工具小鼠： Pdgfra-mCherry，同時(shí)構(gòu)建了兩種表達(dá)anti-mCherry的內(nèi)皮細(xì)胞工具小鼠，Cdh5-amCh2NtTA-BFP 和Cdh5-amCh4NtTA-BFP。
Fig 2. Generation of intercellular genetic systems based on mCherry for tracing cell‒cell contact in vivo.
同時(shí)，研究人員也在體內(nèi)成功驗(yàn)證了gTCCC，gTCCC2，gTCCC3 這三種鄰近標(biāo)記技術(shù)不會發(fā)生交叉識別，可以正交使用。
綜上，研究團(tuán)隊(duì)利用synNotch成功開發(fā)了兩種新的體內(nèi)細(xì)胞鄰近遺傳操作技術(shù)。這些技術(shù)結(jié)合Cre-loxP系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對接觸細(xì)胞的特異性遺傳學(xué)操作。這三種gTCCC技術(shù)為研究體內(nèi)復(fù)雜的細(xì)胞間交流提供了關(guān)鍵的遺傳學(xué)工具。
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上海南方模式生物科技股份有限公司（Shanghai Model Organisms Center, Inc.，簡稱"南模生物"），成立于2000年9月，是一家上交所科創(chuàng)板上市高科技生物公司（股票代碼：688265），始終以編輯基因、解碼生命為己任，專注于模式生物領(lǐng)域，打造了以基因修飾動物模型研發(fā)為核心，涵蓋多物種模型構(gòu)建、飼養(yǎng)繁育、表型分析、藥物臨床前評價(jià)等多個(gè)技術(shù)平臺，致力于為全球高校、科研院所、制藥企業(yè)等客戶提供全方位、一體化的基因修飾動物模型產(chǎn)品解決方案。
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