[发明专利]新型SynNotch合成受体及其编码基因

说明书

本发明公开了一种新型SynNotch合成受体及其编码基因。该SynNotch合成受体包含anti‑CD19scFV、斑马鱼Notch核心片段和GAL‑VP64片段，其氨基酸序列如SEQ ID NO.5所示，对应的编码基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.4所示。经本发明改造后的synNotch受体系统，可以更高效的激活下游基因的表达。调控Mcherry荧光蛋白表达的平均荧光强度与原来的synNotch受体系统比较，改造后的synNotch受体系统可以有4.9倍的提升。本发明改造后的synNotch受体可扩展synNotch的应用范围，为细胞改造提供了新的应用前景，具有潜在的重要经济价值和意义。

技术领域

本发明涉及生物技术领域，具体涉及一种新型SynNotch合成受体及其编码基因。

背景技术

随着合成生物学和细胞改造的兴起，学术界追求的一个基本目标是让细胞可以识别胞外特定信号并作出特定的反应。在自定义的细胞识别反应系统中，细胞识别机体特定疾病或损伤信号后可起相应的响应，从而得到治疗或修复作用。一个成功的例子就是，CAR-T疗法已经被批准临床用于治疗血液肿瘤。机体细胞表面有许多受体，如何将胞外信号传导入胞内，这也就是科学家们改造细胞的研究热点之一。利用不同的受体类型，研究者们设计出了两大类的受体系统，能够识别可溶性小分子的受体系统和可以识别细胞膜表面配体的受体系统。为了可以灵活改变细胞的输入和输出，以及实现不同输入和输出的组合，Wendell A.Lim团队基于Notch信号通路设计出了SynNotch受体系统(Morsut,etal.2016)。该受体系统可以识别细胞膜表面配体，具有可调控性、简易性、正交性、普适性等特征，是细胞改造的一个强大工具。

传统的Notch信号通路包括Notch受体、Notch配体、细胞内效应分子、DNA结合蛋白、受调控的下游基因等。Notch受体是跨膜受体，当胞外域结合到Notch配体后，细胞运动致使S2位点暴露，被金属蛋白酶等识别切割，释放胞内段入核，从而启动下游基因表达。Wendell A.Lim团队改造了鼠的Notch1受体，将其胞外域用单链抗体或者纳米抗体替换，胞内域用转录激活或转录抑制的结构域替换，仅保留了可以被蛋白酶识别切割的跨膜核心域，还配备了下游被调控的基因元件。针对不同的疾病或者肿瘤抗原，胞外域采用特异识别该抗原的抗体单链，而胞内域调控预先设定的目标基因或因子的表达。难得的是，在同一细胞中可以设计由不同抗原启动的基因调控环路，并具有很好的正交性。SynNotch系统可以被应用到许多细胞类型中，包括神经细胞、免疫细胞。CAR-T技术和SynNotch系统组合应用到T细胞改造中，可以实现T细胞的与门激活，即只有当细胞同时表达两种特定的表面抗原时，才能将T细胞激活(Roybal,et al.2016b)。改变SynNotch下游调控的基因元件，T细胞可以在接触特定抗原后，分泌单链抗体、细胞因子等等具有治疗作用的因子，并且在体外、体内都具有抗肿瘤的作用(Roybal,et al.2016a)。可见SynNotch受体系统，在细胞改造中具有极大的技术优势。

原始版的SynNotch系统也具有一些缺点。我们课题组早期在应用该系统时，注意到原始版本的SynNotch被激活后，其下游转录表达调控能力并不是很强，也就是激活下游基因的表达量并不是很高。这样会局限SynNotch的使用，特别是需要要求下游基因或因子能有较高的表达量时。原始版的SynNotch系统，Lim研究组采用鼠的Notch跨膜核心域，它们并没有对这个合成受体进行升级。因此，有必要设计一种新型的SynNotch合成受体，提高SynNotch系统的转录激活效率，使SynNotch被激活后促进下游基因的表达。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型SynNotch合成受体，以增强其对下游基因的激活能力，提高SynNotch系统的应用范围。所述的SynNotch合成受体及其编码基因可显著提高SynNotch系统的转录激活效率，利用该合成受体或编码基因对活体细胞进行改造，让细胞可以识别特定表面抗原，并作出更强烈的特定反应，激活下游基因的表达。