文獻解讀：小鼠模型助力周斌團隊合作開發鄰近細胞遺傳操作新技術
近期，國科大杭州高等研究院周斌教授團隊合作研究成果“Intercellular genetic tracing by alternative synthetic Notch signaling”在國際學術期刊Cell Discovery上發表。
該研究結合了合成生物學和遺傳學技術，開發了一種新的體內鄰近細胞遺傳標記技術。研究發現在胚胎發育和器官形成過程中，不同細胞類型之間存在細胞通訊。這一發現不僅為理解早期器官發育提供了科學依據，也為臨床早期發育異常疾病的診斷和治療奠定了基礎，同時為體內鄰近細胞研究提供了關鍵的技術支撐。
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，周斌團隊基于 Notch 信號通路工作原理，在體內構建人工合成的 Notch 信號通路，稱為 Synthetic Notch（synNotch），利用 synNotch 首次在哺乳動物體內創建了鄰近細胞遺傳示蹤技術(genetic tracing of cell-cell contact，gTCCC)。
拓展：該技術是將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，而胞內段替換為tTA，跨膜域保持不變；再結合tetO-on與Cre-loxP系統，當表達synNotch受體的細胞與表達 synNotch配體的細胞發生接觸時，就可以實現對受體細胞進行遺傳標記及操作（Science，2022；Dev Cell，2023）。
在本研究中，研究人員開發了多種基于synNotch 技術的鄰近細胞標記新技術。他們首先根據mCD19和 anti-CD19構建用于鄰近細胞標記的synNotch技術，簡稱gTCCC2。之后，研究人員構建了兩種誘導型 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內皮細胞受體工具小鼠：Cdh5-aCD19NtTA-tdT。
拓展：該技術是將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，而胞內段替換為tTA，跨膜域保持不變；再結合tetO-on與Cre-loxP系統，當表達synNotch受體的細胞與表達 synNotch配體的細胞發生接觸時，就可以實現對受體細胞進行遺傳標記及操作（Science，2022；Dev Cell，2023）。
在本研究中，研究人員開發了多種基于synNotch 技術的鄰近細胞標記新技術。他們首先根據mCD19和 anti-CD19構建用于鄰近細胞標記的synNotch技術，簡稱gTCCC2。之后，研究人員構建了兩種誘導型 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內皮細胞受體工具小鼠：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構建第三種鄰近細胞標記技術gTCCC3。免疫熒光染色結果顯示，成纖維細胞與內皮細胞鄰近分布。為驗證這兩種細胞類型是否發生細胞接觸交流，研究人員構建了成纖維細胞表達synNotch配體mCherry的工具小鼠： Pdgfra-mCherry，同時構建了兩種表達anti-mCherry的內皮細胞工具小鼠，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，研究人員也在體內成功驗證了gTCCC，gTCCC2，gTCCC3 這三種鄰近標記技術不會發生交叉識別，可以正交使用。
綜上，研究團隊利用synNotch成功開發了兩種新的體內細胞鄰近遺傳操作技術。這些技術結合Cre-loxP系統，能夠實現對接觸細胞的特異性遺傳學操作。這三種gTCCC技術為研究體內復雜的細胞間交流提供了關鍵的遺傳學工具。
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