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Nature (2023)Citer cet article

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Les molécules transitoires dans le tractus gastro-intestinal, telles que l'oxyde nitrique et le sulfure d'hydrogène, sont des signaux clés et des médiateurs de l'inflammation. En raison de leur nature très réactive et de leur durée de vie extrêmement courte dans l’organisme, ces molécules sont difficiles à détecter. Ici, nous développons un dispositif miniaturisé qui intègre des biocapteurs probiotiques génétiquement modifiés avec un photodétecteur et une puce de lecture conçus sur mesure pour suivre ces molécules dans le tractus gastro-intestinal. En tirant parti de la spécificité moléculaire des capteurs vivants1, nous avons codé génétiquement des bactéries pour répondre aux molécules associées à l’inflammation en produisant de la luminescence. Des circuits de lecture électroniques de faible consommation2 intégrés à l’appareil convertissent la lumière émise par les bactéries encapsulées en un signal sans fil. Nous démontrons la surveillance in vivo des biocapteurs dans le tractus gastro-intestinal de petits et grands modèles animaux et l'intégration de tous les composants dans un facteur de forme inférieur à 1,4 cm3 compatible avec l'ingestion et capable de prendre en charge la communication sans fil. Grâce à cet appareil, des maladies telles que les maladies inflammatoires de l’intestin pourraient être diagnostiquées plus tôt qu’il n’est actuellement possible, et la progression de la maladie pourrait être suivie avec plus de précision. La détection sans fil de molécules de courte durée associées à une maladie avec notre appareil pourrait également permettre une communication rapide entre les patients et les soignants, ainsi que des soins personnalisés à distance.

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Inda, ME & Lu, TK Microbes comme biocapteurs. Ann. Révérend Microbiol. 74, 337-359 (2020).

Article CAS PubMed Google Scholar

Liu, Q. et coll. Un détecteur de bioluminescence basé sur un seuil avec un réseau de photodiodes intégré CMOS en 65 nm pour une capsule ingérable multi-diagnostic. IEEE J. Circuits à semi-conducteurs 58, 838-851 (2023).

Bourgonje, AR et al. Stress oxydatif et thérapies modulatrices redox dans les maladies inflammatoires de l'intestin. Tendances Mol. Méd. 26, 1034-1046 (2020).

Article CAS PubMed Google Scholar

Lee, J.-Y., Tsolis, RM et Bäumler, AJ Le microbiome et l'homéostasie intestinale. Sciences 377, eabp9960 (2022).

Article CAS PubMed Google Scholar

Millions, M. et al. Augmentation du redox intestinal et épuisement des procaryotes anaérobies et méthanogènes dans la malnutrition aiguë sévère. Sci. Rep.6, 26051 (2016).

Article ADS CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Pribis, JP et coll. Joueurs : une sous-population cellulaire évolutive induite par les antibiotiques, différenciée par une réponse générale au stress induite par l'oxygène réactif. Mol. Cellule 74, 785-800.e7 (2019).

Article CAS PubMed PubMed Central Google Scholar

Reese, AT et coll. Les changements induits par les antibiotiques dans le microbiote perturbent la dynamique redox dans l’intestin. eLife 7, e35987 (2018).

Article PubMed PubMed Central Google Scholar

Rivera-Chavez, F. et al. L’épuisement des clostridies productrices de butyrate dans le microbiote intestinal entraîne une expansion luminale aérobie de Salmonella. Microbe hôte cellulaire 19, 443-454 (2016).