近期，国科大杭州高等研究院周斌教授团队合作研究成果“Intercellular genetic tracing by alternative synthetic Notch signaling”在国际学术期刊Cell Discovery上发表。

该研究结合了合成生物学和遗传学技术，开发了一种新的体内邻近细胞遗传标记技术。研究发现在胚胎发育和器官形成过程中，不同细胞类型之间存在细胞通讯。这一发现不仅为理解早期器官发育提供了科学依据，也为临床早期发育异常疾病的诊断和治疗奠定了基础，同时为体内邻近细胞研究提供了关键的技术支撑。

南模生物为该研究提供了R26-L-mCD19,R26-R-mCD19, Pdgfra-mCherry, Cdh5-αmCh2NtTA-BFP和Cdh5-αmCh4NtTA-BFP小鼠。

近期，周斌团队基于 Notch 信号通路工作原理，在体内构建人工合成的 Notch 信号通路，称为 Synthetic Notch（synNotch），利用 synNotch 首次在哺乳动物体内创建了邻近细胞遗传示踪技术(genetic tracing of cell-cell contact，gTCCC)。

拓展：该技术是将Notch配体的胞外段替换为synNotch配体mGFP；将Notch受体的胞外段替换为synNotch受体anti-GFP，而胞内段替换为tTA，跨膜域保持不变；再结合tetO-on与Cre-loxP系统，当表达synNotch受体的细胞与表达 synNotch配体的细胞发生接触时，就可以实现对受体细胞进行遗传标记及操作（Science，2022；Dev Cell，2023）。

在本研究中，研究人员开发了多种基于synNotch 技术的邻近细胞标记新技术。他们首先根据mCD19和 anti-CD19构建用于邻近细胞标记的synNotch技术，简称gTCCC2。之后，研究人员构建了两种诱导型 mCD19配体工具小鼠：Rosa26-loxP-Stop-loxP-mCD19 (R26-L-mCD19)和Rosa26-rox-Stop-rox-mCD19 (R26-R-mCD19)，以及一种anti-CD19内皮细胞受体工具小鼠：Cdh5-aCD19NtTA-tdT。

Fig 1. Generation of intercellular genetic systems based on CD19 for tracing cell‒cell contact in vivo. 

在Tnni3-Dre;R26-R-mCD19;Cdh5-aCD19NtTA-tdT;tet-Cre四基因型小鼠中检测心肌细胞是否与内皮细胞发生直接接触。心肌细胞表达mCD19，与内皮细胞接触时mCD19会识别内皮细胞膜表面的anti-mCD19，从而释放tTA入核启动tet-Cre表达从而介导Cre-loxP重组，将内皮细胞标记为 tdT⁺。同时通过对新生小鼠进行鉴定，研究人员成功检测到心脏内皮细胞被高效率标记，说明gTCCC2 技术构建成功。

研究人员利用mCherry 和anti-mCherry构建第三种邻近细胞标记技术gTCCC3。免疫荧光染色结果显示，成纤维细胞与内皮细胞邻近分布。为验证这两种细胞类型是否发生细胞接触交流，研究人员构建了成纤维细胞表达synNotch配体mCherry的工具小鼠： Pdgfra-mCherry，同时构建了两种表达anti-mCherry的内皮细胞工具小鼠，Cdh5-amCh2NtTA-BFP 和Cdh5-amCh4NtTA-BFP。

Fig 2. Generation of intercellular genetic systems based on mCherry for tracing cell‒cell contact in vivo.

在Pdgfra-mCherry;Cdh5-amChNtTA-BFP;tet-Cre小鼠中，若当内皮细胞与成纤维细胞发生接触，内皮细胞则会被标记为BFP⁺。通过体内验证，研究人员检测到新生小鼠多种器官中内皮细胞被标记，这说明在胚胎发育中，成纤维细胞与内皮细胞会发生直接接触从而参与器官生成。

同时，研究人员也在体内成功验证了gTCCC，gTCCC2，gTCCC3 这三种邻近标记技术不会发生交叉识别，可以正交使用。

综上，研究团队利用synNotch成功开发了两种新的体内细胞邻近遗传操作技术。这些技术结合Cre-loxP系统，能够实现对接触细胞的特异性遗传学操作。这三种gTCCC技术为研究体内复杂的细胞间交流提供了关键的遗传学工具。