Expanding the <i>Bacteroides</i> synthetic biology toolkit to develop an <i>in vivo</i> intestinal malabsorption biosensor
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The human gut is a highly dynamic physical environment where perturbations—including factors such as acidification, oxygenation, and particle concentration (osmolality)—can influence microbiota composition and contribute to disease states. Understanding gut environmental changes is essential for advancing diagnostic and therapeutic strategies for gut health. However, non-invasive methods for continuous monitoring remain limited. The bacterial gut microbiota represents a powerful platform for continuous, non-invasive biosensing technologies for the gut environment, with genetically tractable commensal species like Bacteroides thetaiotaomicron ( B. theta ) emerging as promising hosts for engineered biosensors. However, the availability of genetic tools for precise, modular environmental sensing and reporting control in B. theta remains limited. Here, we present an expanded genetic engineering toolkit for B. theta that enables precise, fluorescence-based environmental sensing of the gut environment. This toolkit includes i) three libraries of orthogonally inducible promoters capable of driving fluorescence expression, ii) a DNA-based system to tune repressor activity in B. theta , iii) a resulting modular transcriptional reporter circuit that integrates native promoter activation with fluorescent outputs, and iv) characterization of a novel plasmid integration mode in B. theta . To demonstrate its utility, we engineered biosensors for gut malabsorption, a condition characterized by increased luminal osmolality. Using identified osmolality-responsive native promoters from B. theta , we made biosensors capable of detecting changes in gut physiology through graded fluorescent outputs. These biosensors were validated both in vitro and in vivo using a murine model of laxative-induced malabsorption, where they enabled continuous, long-term, non-invasive monitoring of single-cell response from fecal samples with sensitivity to subclinical malabsorption levels. By expanding the genetic toolkit for Bacteroides and demonstrating its use in a physiologically relevant context, this approach highlights the potential of engineered gut bacteria as a monitoring platform for diverse gut health applications. This work advances strategies for microbial biosensing and positions gut commensals as key players in next-generation diagnostic methods.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».