SYNTHETIC NOTCH RECEPTORS FOR USE IN CUSTOMIZED SPATIAL CONTROL OF MULTIPLE GENE EXPRESSIONS AND USES THEREOF

Synthetic Notch receptors can be activated by ligands presented in different ways from a material, thereby serving as a general platform for generating new user-defined material-to-cell signaling pathways. Synthetic signals can be embedded directly into ECM proteins via genetic engineering of ECM-producing fibroblasts, on materials in 2D via microcontact printing or other micropatterning methods, and in 3D with immobilization such as covalent linking to hydrogels, in user-defined spatial patterns. Hence these material-to-cell pathways were used to spatially control activation of user-defined genetic programs in 2D and 3D. Since multiple synthetic pathways with different specificity can be engineered in a single cell, multicellular population can be patterned in up to three spatial domains of gene expression. We co-transdifferentiated fibroblasts into skeletal muscle or endothelial cell precursors in user-defined spatial patterns. These material-to-genetic engineering approaches provide a new avenue for spatial control of cellular behaviors in mammalian multicellular systems. Des récepteurs Notch synthétiques peuvent être activés par des ligands présentés de différentes manières à partir d'un matériau, servant ainsi de plateforme générale afin de générer de nouvelles voies de signalisation matériau à cellule définies par l'utilisateur. Des signaux synthétiques peuvent être incorporés directement dans des protéines ECM par génie génétique de fibroblastes produisant des ECM, sur des matériaux en 2D par microimpression ou d'autres procédés de microstructuration, et en 3D avec immobilisation telle qu'une liaison covalente à des hydrogels, dans des structures spatiales définies par l'utilisateur. Par conséquent, ces voies matériau à cellule ont été utilisées pour commander spatialement l'activation de programmes génétiques définis par l'utilisateur en 2D et 3D. Étant donné que des voies synthétiques multiples présentant une spécificité différente peuvent être modifiées dans une seule cellule, une population multicellulaire peut être structurée dans au plus trois domaines spatiaux d'expression génique. Nous avons co-transdifférencié des fibroblastes en précurseurs de muscle squelettique ou de cellule endothéliale dans des structures spatiales définies par l'utilisateur. Ces approches de génie matériau à génétique représentent une nouvelle voie pour la commande spatiale de comportements cellulaires dans des systèmes multicellulaires de mammifère.