挖掘微生物转录组以工程化肠道定植拟杆菌科的细胞型细菌生物传感器

胃肠道富含代谢、免疫以及来源于微生物组的信号，这些信号可为活体生物治疗制剂的设计以及肠道疾病的诊断提供信息。工程化细胞生物传感器能够利用这些分子信息并报告其所处环境，然而，由于缺乏经过验证的传感系统，这类生物传感器在肠道定植共生菌中的开发一直受到限制。在此，我们提出了一种具有普适性的流程，利用细菌转录组分析鉴定环境响应系统，用于生物传感器工程设计。从健康、疾病及体外转录组中挖掘得到的候选传感系统（Candidate Sensor Systems, CSSs）被组装成带条形码的文库，并导入拟杆菌科（Bacteroidaceae）底盘菌株中，随后通过高通量体内筛选鉴定出响应性启动子。一个独特的拟杆菌目（Bacteroidales）ECF型σ因子操纵子与鞘脂代谢及其通量相关，并在化学诱导性结肠炎模型中表现出高度响应性。该生物传感器对疾病状态表现出强烈响应，并在恢复后回归基线水平，从而确立了一种以体内筛选为驱动的策略，用于在非模式肠道定植细菌中发现功能性生物传感器。

胃肠道富含代谢、免疫以及源自微生物组的信号，这些信号可为活体生物治疗制剂的设计和肠道疾病的诊断提供信息。工程化细胞生物传感器能够利用这些分子信息并报告其所处环境，然而，由于缺乏经过验证的传感系统，其在肠道定植共生菌中的开发一直受到限制。

在此，我们提出了一种可推广的流程，利用细菌转录谱分析识别环境响应系统，用于生物传感器工程设计。从健康、疾病及体外转录组中挖掘得到的候选传感系统（Candidate Sensor Systems, CSSs）被组装成带条形码的文库，并导入拟杆菌科（Bacteroidaceae）底盘菌株中，随后通过高通量体内筛选鉴定出响应性启动子。一个独特的拟杆菌目（Bacteroidales）ECF型σ因子操纵子，与鞘脂代谢及其通量相关，在化学诱导性结肠炎模型中表现出高度响应性。该生物传感器对疾病产生了强烈响应，并在恢复后回归基线水平，从而确立了一种基于体内筛选、用于在非模式肠道定植细菌中发现功能性生物传感器的策略。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.10.744002v1?rss=1

🏷️ 微生物转录组 细菌生物传感器 肠道定植菌 拟杆菌科 高通量体内筛选 结肠炎模型