Zamiast bezpośrednio atakować patogen, można spróbować odebrać mu miejsce do życia. Polscy badacze zmienili probiotyczną E. coli tak, by skuteczniej konkurowała z salmonellą i ograniczała rozwój zakażenia

Badanie przeprowadzili naukowcy z Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, a jego wyniki ukazały się w czasopiśmie npj Biofilms and Microbiomes. Pomysł, by zmodyfikować bakterie probiotyczne tak, aby skuteczniej chroniły organizm przed patogenami, pojawił się w zespole dr. hab. Krzysztofa Grzymajły, prof. UPWr. – Od dawna zajmuję się adhezją, czyli przyleganiem bakterii do komórek, przede wszystkim w przypadku patogenów, zwłaszcza Salmonelli. W pewnym momencie uznałem jednak, że sam układ gospodarz-patogen jest zbyt prosty, bo w rzeczywistości bakterie funkcjonują przecież wśród całego mikrobiomu. Postanowiłem więc włączyć ten trzeci element do badań. A ponieważ częścią mikrobiomu są także bakterie probiotyczne, pojawił się pomysł, by spróbować je ulepszyć – wyjaśnił naukowiec w rozmowie z PAP.

Do badań wykorzystano Escherichia coli Nissle 1917. Choć część szczepów E. coli wywołuje zakażenia jelitowe i inne infekcje, do tego gatunku należą również bakterie naturalnie obecne w jelitach, w tym szczepy stosowane jako probiotyki. Jednym z nich jest Nissle 1917.

– Wybraliśmy E. coli między innymi dlatego, że jest organizmem modelowym, co oznacza, że od dziesięcioleci bardzo intensywnie się ją bada. Dzięki temu dobrze znamy jej genetykę i dysponujemy wieloma sprawdzonymi metodami modyfikacji, które także stosujemy w naszym laboratorium – powiedział prof. Grzymajło.

Badacze zmienili białko FimH znajdujące się na końcach cienkich struktur na powierzchni bakterii, zwanych fimbriami typu 1. Pomagają one bakteriom przyczepiać się do komórek gospodarza.

Przetestowano trzy mutacje zwiększające zdolność bakterii do przylegania do komórek. Najsilniej działała mutacja G66R. W hodowlach komórkowych zmodyfikowany szczep przyczepiał się do nabłonka jelitowego około cztery razy skuteczniej niż szczep wyjściowy i lepiej konkurował z Salmonellą.

– Kiedy taki probiotyk lepiej się przyczepia do komórek jelita, zajmuje więcej nisz i pozbawia Salmonellę miejsca oraz zasobów, dzięki którym może się tam rozprzestrzeniać – mówi ekspert.

Po doświadczeniach na komórkach naukowcy przetestowali rozwiązanie na myszach. Zwierzętom podawano zwykły lub zmodyfikowany szczep probiotyczny, a następnie zakażano je Salmonella Typhimurium. Różnica była wyraźna. Myszy otrzymujące wcześniej zmodyfikowany probiotyk łagodniej przechodziły infekcję, traciły mniej masy ciała, a w ich jelitach i narządach wewnętrznych znajdowano znacznie mniej bakterii. W śledzionie było ich około 7300 razy mniej, a w wątrobie 1700 razy mniej niż u zwierząt, którym nie podano zmodyfikowanego probiotyku. Nie obserwowano również splenomegalii, czyli powiększenia śledziony typowego dla ciężkiego ogólnoustrojowego zakażenia Salmonellą. – Czyli fizycznie nasz probiotyk redukował skutki zakażenia – zaznaczył prof. Grzymajło.

Kolejne analizy pokazały jednak, że zmodyfikowany Nissle 1917 chronił nie tylko poprzez skuteczniejszą konkurencję z Salmonellą w jelicie. Pobudzał również układ odpornościowy. U myszy otrzymujących probiotyk rosła liczba limfocytów T, w tym cytotoksycznych limfocytów CD8+. Odgrywają one ważną rolę w zwalczaniu patogenów ukrywających się wewnątrz komórek gospodarza.

Jak tłumaczy prof. Grzymajło, Salmonella może namnażać się w makrofagach, czyli komórkach układu odpornościowego, i wykorzystywać je do przemieszczania się do kolejnych tkanek. Limfocyty cytotoksyczne niszczą zakażone komórki, ograniczając dalsze rozprzestrzenianie bakterii. – Ochrona działa więc dwutorowo: lokalnie w jelicie, gdzie probiotyk konkuruje z patogenem, i systemowo poprzez pobudzenie układu odpornościowego – powiedział naukowiec.

Na razie nie wiadomo, dlaczego zmodyfikowany probiotyk silniej aktywuje odpowiedź immunologiczną ani jaki mechanizm dokładnie za to odpowiada. Badacze przypuszczają, że zmienione białko może pobudzać dodatkowe receptory na komórkach gospodarza i uruchamiać szlaki wpływające na działanie układu odpornościowego. Zespół chce teraz dokładniej poznać ten mechanizm oraz sprawdzić, czy podobne rezultaty można osiągnąć za pomocą innych modyfikacji i w innych szczepach probiotycznych.

– To mógłby być bardziej uniwersalny mechanizm, ponieważ nie chodziłoby wyłącznie o ochronę przed Salmonellą, ale także o pobudzenie odpowiedzi organizmu gospodarza. Jeśli uda się ją uruchamiać w podobny sposób, zmodyfikowane probiotyki mogłyby pomagać również w ochronie przed innymi patogenami – stwierdził prof. Grzymajło.

Badacze planują też przetestować zmodyfikowany probiotyk u kurcząt. Zakażenia Salmonellą są poważnym problemem w hodowli drobiu, dlatego skuteczna metoda ochrony mogłaby znaleźć praktyczne zastosowanie. Prof. Grzymajło uważa, że w dalszej perspektywie podobne rozwiązania mogłyby być wykorzystywane również u ludzi. – Coraz więcej bakterii staje się opornych na antybiotyki, przez co leczenie zakażeń jest coraz trudniejsze. W pewnym momencie leki te mogą przestać wystarczać. Musimy więc szukać innych sposobów, które pomogą nam się bronić. To może być potencjalnie jedna z takich alternatyw – podsumował naukowiec.

Źródła:
Katarzyna Czechowicz, PAP / Nauka w Polsce, „Polscy naukowcy zmodyfikowali probiotyk, który skuteczniej chronił przed zakażeniem Salmonellą”, 18 sierpnia 2026.

Ewa Carolak i in., Genetically engineered probiotic E. coli Nissle 1917 enhances protection against Salmonella via increased adhesion and systemic T-cell responses, „npj Biofilms and Microbiomes” 12, 121 (2026), DOI: 10.1038/s41522-026-01011-w.

• Nauki medyczne