= Développement de nouveaux outils et plate-formes pour la biologie de synthèse mammifère

Developing new tools and platforms for mammalian synthetic biology : From the assembly and chromosomal integration of complex dna circuits to the engineering of artificial intercellular communication systems

• Auteur / Autrice : Xavier Duportet
• Direction : Grégory Batt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Frontières du vivant
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation (Paris ; 2006-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Integrases

Banque de gènes

Mammifères

Génétique moléculaire

Biologie de synthèse

méthodes

Ingénierie cellulaire

Réseaux de régulation génique

Recombinases

Résumé

La biologie synthétique des mammifères a le potentiel de permettre la mise au point de nouvelles stratégies thérapeutiques, la découverte de nouvelles méthodes d'identification de médicaments et la facilitation de synthèse de nouvelles molécules à haute valeur ajoutée. Toutefois, notre capacité à programmer les cellules est extrêmement limitée à la fois par un manque de technologies adaptées au design, la construction et le screening des circuits génétiques, mais aussi par la complexité des systèmes mammifères. Pour répondre à ces problèmes, j'ai travaillé sur la mise au point de nouvelles approches pendant mon doctorat. Tout d'abord, j'ai créée une nouvelle plateforme 1) d'assemblage modulaire et combinatoire de circuits génétiques mammifères comprenant plusieurs unités de transcription et 2) d'intégration de ces circuits dans un locus spécifique des chromosomes mammifères. Ensuite, j'ai développé une autre plateforme pour identifier et caractériser de nouvelles sérine-recombinases à partir dE génomes séquencés de Mycobactériophages afin d'étendre le spectre des outils disponibles pour l'ingénierie des génomes mammifères. Enfin, j'ai développé deux nouveaux systèmes artificiels de communication intercellulaire pour les systèmes mammifères afin de faciliter le découplage spatial des différents modules d'un circuit génétique synthétique.

Mammalian synthetic biology may provide novel therapeutic strategies, help decipher new paths for drug discovery and facilitate synthesis of valuable molecules. Yet, our capacity to program cells is currently hampered both by the lack of efficient approaches to streamline the design, construction and screening of synthetic gene networks, and also by the complexity of mammalian systems and our poor understanding of cellular processes context¬dependencies. To address these problems, I proposed and validated a number of concepts and approaches during my PhD. First, I created a framework for modular and combinatorial assembly of functional (multi)gene expression vectors and their efficient and specific targeted integration into a well-defined chromosomal context in mammalian cells. Second, I developed a platform to identify and characterize new serine reconnbinase systems from Mycobacteriophage genomes in order to extend the toolbox of genome engineering techniques available for mammalian cells progranning. To overcome the apparent limitations in our single-tell rational engineering capacity, I also engineered two new artificial intercellular communication systems for mammalian cells, in order to facilitate the spatial decoupling of different modules of a synthetic circuit. Even though we are still years away from therapies using engineered cells carrying synthetic circuits to repair damaged or non-functional organs or to create de-novo tissues, I believe the contributions developed during the course of my PhD could potentially be used to help fasten the development of therapeutically relevant DNA circuits or to provide new means to understand mechanisms of cellular processes. .