Nanobakteerit

Luin eilen mielenkiintoisen jutun New Scientist-lehdestä. Bijal Trivedi on kirjoittanut salaperäisistä nanobakteereista ja niiden olemassaolon vahvistamisesta. Käännän ja referoin artikkelin. Otan samalla vastuun mahdollisista käännösvirheistä ja aivan persiilleen menneistä lääketieteellisistä termeistä.

Ne ovat pieniä kananmunanmuotoisia rakenteita. Niiden halkaisija on vaivaisia metrin miljardisosia. Ne ovat pienempiä kuin pienimmät elävät solut ja monet viruksista. Niillä on kova, luinen kuori. Ne kopioituvat kuten elävät organismit ja katoavat antibioottien sekä säteilyn vaikutuksesta, mutta kuitenkaan niillä ei näytä olevan DNA:ta. Joidenkin mielestä ne ovat tarttuvia mikrobeja, mahdollisesti jopa tuntematon elämänmuoto, joka kykenee aiheuttamaan tauteja alzheimerista valtimokovettumiin. Toisten mielestä ne ovat vain vaarattomia kiteitä.
Tervetuloa nanobakteerien sekavaan maailmaan. Joskus niitä kuvattiin "mikrobiologian kylmäfuusioksi", ja näiden mikrobien koko olemassaolo on kielletty ja ollut valtavirran pilkan kohteena jo vuosikymmenen ajan. Kuten kylmäfuusio niin myös nanobakteerit ovat kieltäytyneet häipymästä areenalta. Nyt nanobakteerit palaavat uuden nimen alla, "kalkeuttavina nanopartikkeleina." Tekeillä on uusi yritys tieteellisen arvovallan saamiseksi. Panokset ovat korkeat. Jos pitkään parantumattomiksi luullut taudit johtuvat nanobakteereista, niin voitaisiin estää rokotteilla, tai estää antibiooteilla.

Tarina alkoi 90-luvun alussa, kun Kuopion yliopiston biokemisti Olavi Kajander teki tärkeää, mutta kaikkea muuta kuin jännittävää, työtä soluviljelmien kontaminanttien (=contaminants) kanssa. Vuonna 1993 hän raportoi löytäneensä ennen tuntemattomia kontaminantteja lehmien soluista: pieniä, itsekopioivia palloja joita hän alustavasti kutsui "nanobakteereiksi." Hän ja kollega, Neva Ciftcioglu, löysivät samoja partikkeleita lehmien verestä ja ihmisistä, samoin myös steriileiksi luulluista verituotteista. 1997 duo väitti löytäneensä pienen palan DNA:ta joka oli saatu näistä partikkeleista. Tämä todisti, että kyseessä oli uudenlainen bakteeri.
Vuonna 1998 alkoi hälinä. Paperissaan Kajander ja Ciftcioglu väittivät, että nanobakteerit olivat eläviä ja että ne aiheuttivat munuaiskiviä. Pari oli huomannut nanobakteerien muodostavan usein itselleen paksun kuoren kalsiumfosfaatista - samaa materiaalia esiintyy joissain munuaiskivissä. Joten he tutkivat 30 ihmisten munuaiskiveä ja löysivät kaikista jälkiä nanobakteereista. He laskivat kaksi plus kaksi, ja ehdottivat näiden mikrobien olevan kivien syy.

Tämä soti valtavirtaa vastaan. Munuaiskivet ovat esimerkki "patologisesta kalkkeutumisesta", jossa kudos tukkeutuu kalsiumfosfaatin keskittymistä. Tämän alkusyy on ollut pitkään mysteeri, mutta sitä pidetään laajalti puhtaana kemiallisena prosessina. Nyt oli olemassa ryhmä, joka argumentoi sen olevan infektion aiheuttama, ja infektio oli sellaisen organismin aiheuttama jonka olemassaoloa monet epäröivät.

Eikä siinä kaikki. Kalkeutuminen liitetään myös muihin kroonisiin ja usein tappaviin tauteihin, mukaanlukien valtimoiden kovettuminen, syöpä, dementia ja reuma. Jos nanobakteerit voisivat aiheuttaa munuaiskiviä, niin miksei myös näitä tauteja?

Näistä ideoista aiheutui välitön vastalauseiden kuoro. Kriitikot osoittivat nopeasti, että nämä oletetut bakteerit eivät olleet tarpeeksi isoja ollakseen eläviä. Halkaisija oli 50 ja 100 nanometrin väliltä, joten niitä pidettiin laajalti liian pieninä sisältämään kaikkia niitä koneistoja joita elävä organismi tarvitsee. Tutkijat yrittivät toistaa Kajanderin ja Ciftcioglun tutkimusta, heikoin tuloksin. Kaikkein vakuuttavin kumoaminen tuli National Institute of Healthin tutkijaryhmältä. He eristivät onnistuneesti nanobakteerien kaltaisia partikkeleita ihmisen syljestä ja viljelivät niitä laboratoriossa. He eivät kuitenkaan onnistuneet havaitsemaan mitään proteiineja tai geneettistä materiaalia joita assosioidaan niihin. Lisäksi selvisi, että Kajanderin löytämä DNA-sekvenssi ei ollut uusi, vaan kuului yleiselle soluviljelmissä olevalla kontaminaatille. Tästä pääteltiin, että kalkeutuminen ei ollut ns. nanobakteerien syy, vaan oli elottomien partikkeleiden aiheuttamaa kiteytymistä.

Asia oli sillä selvä useiden tutkijoiden mielestä.

Viime vuosina asiat ovat muuttuneet Kajanderin ja Ciftcioglun kannalta hieman paremmiksi. Toiset tutkijat (huomattavin on Mayo Klinikka Rochester, Minnesotassa) ovat toistaneet ja lisänneet monia parin alkuperäisistä havainnoista. Nanobakteerien kaltaisia partikkeleita on eristetty useista tautien tartuttamista kudoksista, ja useat ryhmät ovat nykyään sitä mieltä, että ne ovat kalkeuttumisen syy. On olemassa jopa alustavaa näyttöä sille, että nanobakteerien tuhoamiseen suunnitellut lääkkeet voivat parantaa kalkeutumiseen liittyviä tauteja.
Mayon tutkijaryhmä keräsi sydänleikkauksien jätteistä, eli valtimo- ja läppäkudoksista, sairastuneita kudoksia, ja huomasivat monien sisältävän palloja, jotka sopivat nanobakteerien tuntomerkkeihin. He jatkoivat tutkimusta, ja osoittivat pallojen kykenevän kopioimaan itseään ja niistä saatiin DNA-jälki.

Spektromikroskoopilla voitiin todeta, että nanobakteerit olivat samannäköisiä kuin tunnetut kalsiumfosfaatteja tuottavat bakteerit. Tällä tekniikalla ei kuitenkaan nähty jälkiä DNA:sta.
Vuonna 2006 Mayon ryhmä oli saanut viljeltyä munuaiskivistä saatuja nanobakteereita ja eristänyt DNA ja RNA näytteitä, sekä neljä proteiinia, jotka muistuttivat muiden bakteerien proteiineja. Vielä voi väittää, että ne ovat kontaminaatteja, joten mysteeriä ei ole ratkaistu lopullisesti. Ryhmä ei ole saanut tarpeeksi DNA-materiaalia jolla voisi tehdä lisää analyysejä. He aikovat viljellä nanobakteereja erilaisissa ravinneliuoksissa siinä toivossa, että nanobakteerit kasvaisivat ilman kovaa kuortaan. Tällöin DNA:n eristäminen olisi helpompaa.
Toinen odottamaton tuki nanobakteereille tuli nanoluokan mikrobeista Richmondin kaivoksesta Kaliforniassa. Ne olivat arkkibakteereita, mutta kuitenkin pienempiä kuin teoreettinen elävien solujen minimikoko.

Näistä edistysaskelista huolimatta monet tarkkailijat eivät ole vakuuttuneita. Joten mikä olisi varma todiste? Varma DNA- tai RNA-näyte. Richmondin nanoarkkibakteerit varmennettiin nopeasti juuri tämän takia. Jos perimästä ei ole näyttöä niin väittely jatkuu. Outoa kyllä, mutta Kajander ja Ciftcioglu eivät enää osallistu väittelyyn. He ovat vaihtaneet "nanobakteeri" termin epäselvempään "kalkeuttaviin nanopartikkeleihin", calcifying nanoparticles, eli CNP. Nanobakteeri-nimen käyttäminen oli väärin, Ciftcioglu sanoo. Hän ja Kajander ovat perustaneet Nanobac lääkefirman Floridaan vuonna 2003. Nyt näyttää siltä, että nanobakteereilla, eli kalkeuttavilla nanopartikkeleilla, ei ole DNA:ta. Kajander korostaa, että uusi nimi ei tarkoita heidän hylänneen ideaa siitä, että pallot ovat eläviä. "Mielestäni me puhumme uudesta alkuelämän muodosta," hän sanoo. "Sitä ei voi luokitella mihinkään olemassaolevaan eliöryhmään." Kuitenkin, hänen mielestä väittely ei ole enää pääasia. Tärkeintä on ottaa selvää onko nanobakteereilla roolia tautien aiheuttamisessa.

Vuosien aikana kiinalaiset, intialaiset, turkkilaiset, saksalaiset ja yhdysvaltalaiset tiedemiehet ovat onnistuneet löytämään CNP:tä sappi- ja munuaiskivistä, sepelvaltimoista ja tietyistä kasvaimista. On myös alustavaa, mutta kiistanalaista näyttöä siitä, että patologinen kalkkeutuminen voidaan parantaa antibiooteilla. Kajanderin tekemä pieniotoksinen tutkimus on antanut viitteitä siitä, että eturauhasen tulehdukseen saadaan helpotusta nanobakteereja vastaan suunnitellulla lääkekoktaililla. Hän vei idean urologi Daniel Shoskesille. Eturauhasen kalkkeutumista tavataan usein lantion kipuihin liittyvissä kroonisissa sairauksissa, mutta sitä pidetään epäolennaisena taudin kannalta, joten Shoskes oli epäileväinen. "Monilla vanhemmilla miehillä on kalkkeutumista," hän sanoo. "Sitä pidetään aina ikääntymisen normaalina seuraamuksena, eikä sillä ole mitään roolia oireilussa." Shoskes suistui kuitenkin testaamaan Nanobacin lääkettä. Hän antoi sitä 15 potilaalle jotka eivät reagoineen mihinkään muihin terapioihin. Kolmen kuukauden kuluttua 12 potilaan tila oli parantunut huomattavasti. Shoskes kuvailee tulosta "mielenkiintoiseksi", mutta sanoo täyden kliinisen kokeen olevan tarpeellinen. Nanobac onkin pyrkimässä tähän: tammikuussa yhtiö otti yhteyttä FDA:han (Food and Drug Administration) jotta pyörät saataisiin pyörimään.

Toiset tutkimukset yrittävät saada selvää liittyvätkö CNP:t tauteihin. Maria Kraemerin johtama tutkijaryhmä keräsi nanopartikkeleita ihmisten valtimopullistumista ja pisti niitä aikuisiinn uros jäniksiin, joiden valtimoita oli vahingoitettu keinotekoisesti. 35 päivän kuluttua päänvaltimoihin oli muodostunut pahoja kalkkeutumia. Ne olivat huomattavasti kapeampia kuin kontrollien valtimot. Tämä on ainakin alustavaa evidenssiä CNP:den osallisuudesta taudeissa. Parhaillaan tutkitaan onko samoilla jäniksillä jälkiä munuaiskivien muodostumisesta.

Tutkimus on edennyt paljon vuodesta 1998. Jopa arkkiskeptikot ovat valmiita myöntämään, että pallot ovat olemassa ja voivat kopioitua. CNP:den tukijoilla on kuitenkin vielä paljon tekemistä jäljellä.

Yksi vastaamaton kritiikko on se, että CNP:t ovat niin yleisiä ihmisten kudoksissa joten niitä voisi syyttää melkein kaikesta. "Se olisi kuin sanoisi hapen olevan taudin syy", sanoo Dabid Goldfarb New Yorkin yliopiston lääketieteellisestä keskuksesta. Vuonna 2004 Goldfarb tarkasti nanobakteerien ja munuaiskivien välisen yhteyden todistusaineistoa. Kaikkialla läsnäolevat CNP:t mahdollistavat hämmästyttävän laajan teorian jossa tämä on jokaisen elimen kalkkeutumisen syy.

Toiset tutkijat eivät ole vieläkään vakuuttuneita, että CNP:t ovat eläviä. He eivät myöskään näe yhtään uutta näyttöä siitä, että ne aiheuttaisivat yhtään tauteja. Fredric Coe Chicagon yliopistosta on tutkinut munuaisten kalkkeutumista elektronimikroskoopeilla, eikä ole onnistunut löytämään yhtään jälkiä CNP:stä. "Näemme upeita rakenteita - ja mitä enemmän suurennamme, sitä oudompia ja kauniimpia ne ovat - mutta me tiedämme tarkalleen mitä ne ovat: ne ovat kiteytymiä," Coe sanoo.

Ehkä suurin este CNP:den hyväksymiselle on Robert Kochin, saksalaisen lääkärin, laatimat säännöt (Koch's postulates). Ne ovat säilyneet standardina taudin ja sen aiheuttajan väliselle linkille. Jotta Kochin vaatimukset täyttyisivät, niin ehdolla olevan taudin aiheuttaja täytyy läpäistä neljä testiä. Organismin täytyy löytyä taudista kärsivästä eläimestä. Sitten sen täytyy olla eristettävissä ja viljeltävissä laboratoriossa. Laboratoriossa kasvaneiden mikrobien täytyy aiheuttaa sama tauti kun niitä istutetaan terveisiin eläimiin. Ja viimeiseksi, organismin täytyy olla eristettävissä jälleen kerran sairastuneesta eläimestä.

CNP:t eivät ole täyttäneet kaikkia neljää kohtaa, vaikka jotkut tutkijat ovatkin olleet erittäin lähellä sitä. Niitä on löydetty sairastuneista kudoksista. Niitä voidaan eristää kudoksista. Tuoreimmat tutkimukset ovat osoittaneet niiden keskittyvän sairastuneisiin valtimoihin ja edistävän sairauksia. Ainoa mikä puuttuu, on nanopartikkeleiden eristäminen tartuttetuista jäniksistä.

Kajander ja Ciftcioglu muistuttavat myös, että prionit eivät onnistu täyttämään Kochin vaatimuksia, vaikka niiden rooli useiden aivotautien aiheuttajana on laajalti hyväksytty tosiasia. Kesti vuosikymmeniä ennen kuin prionihypoteesistä tuli tieteen valtavirran hyväksymä. Ehkä CNP:stä tulee samanlainen.
Näkökanta saa asteittain lisää kannatusta. "Tässä ei ole kyse keisarin uusista vaatteista," Goldfarb sanoo. "Tuolla on jotain, mutta minulle ei ole tarkalleen selvää mitä."

New Scientist (23 June, 07). Myös Wired-lehdessä oli vuonna 2005 artikkeli nanobakteereista.