Escherichia coli Nissle 1917 (EcN) to wyjątkowy szczep bakterii, który od ponad 100 lat rewolucjonizuje nasze rozumienie probiotyków i ich zastosowań w medycynie. W przeciwieństwie do patogennych odmian E. coli, szczep Nissle 1917 jest całkowicie bezpieczny dla człowieka i wykazuje niezwykłe właściwości terapeutyczne. Ten niepatogenny mikroorganizm stanowi jedyny gram-ujemny probiotyk o tak szeroko udokumentowanym działaniu leczniczym i zastosowano go w suplemencie Narum Coli Biotic

Escherichia coli Nissle 1917 – historia odkrycia i rozwoju badań

Fascynująca historia szczepu Nissle 1917 rozpoczęła się podczas I wojny światowej, kiedy profesor Alfred Nissle z Freiburga izolował go z mikroflory jelitowej niemieckiego żołnierza. Ten żołnierz, w przeciwieństwie do swoich towarzyszy, nie zachorował na czerwonkę podczas stacjonowania na Półwyspie Bałkańskim, gdzie panowała epidemia Shigella. Nissle zauważył, że w kale tego żołnierza dominowały szczepy E. coli o silnych właściwościach antagonistycznych wobec patogenów.

Już w 1917 roku profesor Nissle wprowadził preparat Mutaflor® do praktyki medycznej, czyniąc go jednym z najstarszych probiotyków na świecie. Od tamtej pory produkt ten jest nieprzerwanie dostępny na niemieckim rynku farmaceutycznym, a jego skuteczność została potwierdzona w dziesiątkach badań klinicznych.

Charakterystyka szczepu i mechanizmy działania

Szczep Nissle 1917 należy do serotypu O6:K5:H1 i charakteryzuje się unikalną kombinacją czynników wirulencji oraz elementów fitness, które umożliwiają mu skuteczną kolonizację jelita człowieka. W przeciwieństwie do patogennych szczepów E. coli, EcN nie posiada genów kodujących główne czynniki chorobotwórcze takie jak hemolizyna czy adhezyny typu P.

Produkcja microcin i działanie antybakteryjne

Jedną z najważniejszych właściwości szczepu Nissle 1917 jest zdolność do produkcji microcin – małych peptydów bakteriobójczych, które hamują wzrost patogennych bakterii. EcN produkuje głównie microciny MccM i MccH47, które wykazują silne działanie przeciwko Salmonella, Shigella oraz innym enterobakteriom chorobotwórczym. Te naturalne antybiotyki działają poprzez konkurencję o żelazo oraz bezpośrednie niszczenie ścian komórkowych patogenów.

Wzmacnianie bariery jelitowej

Szczep Nissle 1917 wykazuje wyjątkową zdolność do wzmacniania integralności bariery jelitowej poprzez zwiększenie ekspresji białek tight junction, w tym zonula occludens-1 (ZO-1) i ZO-2. Te białka są kluczowe dla utrzymania szczelności połączeń między komórkami nabłonka jelitowego, zapobiegając przenikaniu toksyn i patogenów do krwioobiegu. Badania wykazały, że EcN stymuluje również produkcję mucyny i peptydów antybakteryjnych przez komórki kielichowate.

Modulacja układu odpornościowego

EcN wykazuje silne właściwości immunomodulacyjne, wpływając na równowagę między odpowiedzią zapalną a przeciwzapalną. Szczep ten stymuluje produkcję interleukin przeciwzapalnych, szczególnie IL-10, jednocześnie ograniczając syntezę cytokin prozapalnych, takich jak IL-12 i TNF-α. Badania kliniczne potwierdziły, że EcN indukuje limfocyty T regulatorowe (Treg), które są kluczowe dla utrzymania homeostazy immunologicznej w jelitach.

Właściwości zdrowotne i dowody naukowe

Szczep Nissle 1917 wykazuje szerokie spektrum właściwości zdrowotnych, które zostały szczegółowo udokumentowane w licznych badaniach naukowych Jego działanie obejmuje nie tylko bezpośrednie efekty antybakteryjne, ale także kompleksową modulację środowiska jelitowego i odpowiedzi immunologicznej gospodarza.

Działanie przeciwzapalne

Badania wykazały, że EcN skutecznie łagodzi stany zapalne w jelitach poprzez modulację szlaków sygnałowych NF-κB i aktywację receptorów toll-like (TLR). W modelu zapalenia jelita grubego indukowanego siarczanem dekstranu (DSS), EcN znacząco redukował nasilenie zmian zapalnych i przyspieszał gojenie się błony śluzowej. Mechanizm ten jest szczególnie istotny w leczeniu nieswoistych chorób zapalnych jelit.

Hamowanie biofilmu bakteryjnego

Unikalnąwłaściwością szczepu Nissle 1917 jest zdolność do hamowania tworzenia biofilmu przez bakterie patogenne, w tym Escherichia coli enteropatogenne (EHEC), Pseudomonas aeruginosa oraz Staphylococcus aureus. EcN produkuje enzymy proteolityczne, takie jak DegP i Sat, które degradują struktury biofilmu i uniemożliwiają patogenom adherencję do nabłonka jelitowego.

Badania kliniczne i zastosowania terapeutyczne

Wrzodziejące zapalenie jelita grubego

Najbardziej впечатляющими są wyniki badań klinicznych dotyczących stosowania EcN w leczeniu wrzodziejącego zapalenia jelita grubego (WZJG). W wieloośrodkowym, randomizowanym badaniu klinicznym z podwójnie ślepą próbą, obejmującym 327 pacjentów, wykazano, że EcN jest równie skuteczny jak mesalazyna w utrzymywaniu remisji WZJG. Częstość nawrotów wynosiła 36,4% w grupie otrzymującej EcN w porównaniu z 33,9% w grupie otrzymującej mesalazynę.

Zespół jelita drażliwego

Badania nad zastosowaniem EcN w zespole jelita drażliwego (ZJD) wykazały szczególną skuteczność u pacjentów z zaburzoną mikroflorą jelitową, na przykład po przebytych infekcjach lub antybiotykoterapii. W tej grupie pacjentów różnica w odsetku odpowiadających na leczenie wynosiła 45,7% na korzyść EcN w porównaniu z placebo.

Zastosowania w onkologii

Najnowsze badania wskazują na potencjał EcN w terapii nowotworów, szczególnie raka jelita grubego. Badania przedkliniczne i kliniczne wykazały, że EcN selektywnie kolonizuje tkanki nowotworowe, co otwiera możliwości wykorzystania go jako nośnika terapeutyków przeciwnowotworowych. Inżynieryjne warianty EcN, produkujące cytokiny przeciwnowotworowe lub przeciwciała blokujące punkty kontrolne immunologicznej, wykazały obiecujące wyniki w modelach zwierzęcych.

Inżynieria genetyczna i zastosowania przyszłości

Szczep Nissle 1917 stał się idealną platformą do inżynierii genetycznej ze względu na swój doskonały profil bezpieczeństwa i zdolność do długotrwałej kolonizacji jelita. Naukowcy opracowali zmodyfikowane warianty EcN do leczenia różnych chorób, w tym hiperamonijemii, fenyloketonurii oraz infekcji bakteryjnych.

Żywe terapeutyki bakteryjne

Kompania Synlogic opracowała szczepy SYNB1020 i SYNB1618 na bazie EcN do leczenia zaburzeń metabolicznych. SYNB1618, przeznaczony do leczenia fenyloketonurii, przeszedł pomyślnie badania II fazy i wykazał skuteczność w metabolizmie fenyloalaniny u pacjentów7. Te innowacyjne terapeutyki reprezentują nową erę medycyny spersonalizowanej opartej na żywych mikroorganizmach.

Bezpieczeństwo i kontrowersje

Pomimo ponad 100-letniej historii bezpiecznego stosowania, szczep Nissle 1917 nie jest pozbawiony kontrowersji. Głównym źródłem obaw jest obecność wyspy patogeniczności pks, kodującej biosyntezę kolibaktyny – genotoksyny mogącej powodować uszkodzenia DNA. Badania wykazały, że EcN może indukować uszkodzenia DNA w komórkach nabłonka jelitowego, co teoretycznie może zwiększać ryzyko rozwoju nowotworów.

Jednak należy podkreślić, że mimo tych obaw teoretycznych, dziesiątki badań klinicznych nie wykazały zwiększonego ryzyka nowotworów u pacjentów długotrwale przyjmujących EcN. Analiza ryzyka i korzyści powinna uwzględniać udokumentowane działanie terapeutyczne w porównaniu z potencjalnymi, ale niepotwierdzonych klinicznie zagrożeniami.

Perspektywy rozwoju

Przyszłość badań nad szczepem Nissle 1917 koncentruje się na jego wykorzystaniu jako platformy do dostarczania terapeutyków bezpośrednio do miejsc chorobowych. Inżynieryjne warianty EcN mogą produkować proteiny terapeutyczne, hormony, enzymy lub przeciwciała monoklonalne w odpowiedzi na specyficzne sygnały środowiskowe. Technologie optogenetyczne umożliwiają kontrolowanie ekspresji genów w EcN za pomocą światła, co pozwala na precyzyjną kontrolę miejsca i czasu uwalniania leków.

Podsumowanie

Escherichia coli Nissle 1917 reprezentuje wyjątkowy przykład probiotyku o udokumentowanych właściwościach leczniczych i szerokim spektrum zastosowań klinicznych. Jego unikalne mechanizmy działania, obejmujące produkcję microcin, wzmacnianie bariery jelitowej i modulację układu odpornościowego, czynią go cennym narzędziem terapeutycznym w gastroenterologii. Pomimo pewnych kontrowersji dotyczących potencjalnych skutków długoterminowych, bogata literatura naukowa i ponad stuletnie doświadczenie kliniczne potwierdzają bezpieczeństwo i skuteczność tego niezwykłego mikroorganizmu.

Dalszy rozwój technologii inżynierii genetycznej otwiera przed szczepem Nissle 1917 perspektywy jako żywego systemu dostarczania leków, co może zrewolucjonizować leczenie wielu chorób, od zaburzeń metabolicznych po nowotwory. W erze medycyny precyzyjnej EcN może stać się kluczowym elementem terapii spersonalizowanych, dostosowanych do indywidualnych potrzeb pacjentów.