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傳說中的奈米細菌

Purported nanobacteria in human blood as calciumcarbonate nanoparticles Jan Martel and John Ding-E Young PNAS April 8, 2008 vol. 105 no. 14 5549–5554. 傳說中的奈米細菌. 69633011 王素音. Abstract. 奈米細菌？. 近期有許多研究顯示奈米細菌不但是真的存在著，而且與人體中許多發病機制有關。

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傳說中的奈米細菌

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Presentation Transcript

  1. Purported nanobacteria in human blood as calciumcarbonate nanoparticles Jan Martel and John Ding-E Young PNAS April 8, 2008 vol. 105 no. 14 5549–5554 傳說中的奈米細菌 69633011 王素音

  2. Abstract

  3. 奈米細菌？ • 近期有許多研究顯示奈米細菌不但是真的存在著，而且與人體中許多發病機制有關。 • 無論是奈米細菌或是一些能夠自我複製的原始微生物，我們都還不清楚他們是否代表一種新的（我們尚未理解的）生命形式。

  4. 類似奈米細菌的無機物 • 在玻璃試管內沈澱的CaCO3，與傳說中的奈米細菌相當相似 • 大小一致 • 蜂巢狀結構 • 聚集的形式 • 在人類的血清中培養NLP，通過引入不同程度的CO2和碳酸氫鈉以及其他條件已知的影響，可以改變NLP的形狀與大小，就如同對CaCO3 的影響一般。

  5. 非生物特性 • 利用檢測蛋白質（Western blot）的方法，可以證明過去聲稱奈米細菌獨有的單細胞繁殖抗體，其實會抵抗人體內的血清白蛋白（Serum albumin）。 • 從人類血清中獲得的類奈米細菌粒子 • 可以承受30kGy的γ射線照射 • 在裡面找不到細菌的DNA

  6. Introduction

  7. 奈米細菌與人類疾病 • 卵巢癌 • 鼻咽癌 • 老年癡呆症 • 慢性前列腺炎 • 膽囊癌 • 腎結石結構 • 遺傳性多囊腎疾病 • 類風濕關節炎 • 愛滋病

  8. Mayo Clinic 最近用鈣化的動脈培養出奈米細菌，並證實其含有DNA與奈米細菌抗原 • 考慮其核羥基磷灰石（HAP）的容量，他認為奈米細菌是造成外骨骼鈣化的原因。

  9. 人類奈米細菌的特色 • 大小約在80～500nm • 可用0.2μm的孔進行過濾 • 動物及人類的奈米細菌，核羥基磷灰石含量差不多 • 這些不尋常的特色顯示出這是地球上最小的細胞結構，亦是最原始的生命體。

  10. 類似的結構有碳酸鈣和硫化物的沈積物，他們被視為是地球化學結構中被忽視的影響因素類似的結構有碳酸鈣和硫化物的沈積物，他們被視為是地球化學結構中被忽視的影響因素 • 科學家在火星的隕石及三疊紀與侏羅記的砂岩層中發現了類似這種細胞結構存在過 • 這導致有一種假說認為這些東西其實是遠古的細胞化石

  11. 這些發現使得美國國家科學院（NAS）搞了個研討會來界定具有完整生命的最小尺寸細菌，即為奈米細菌。這些發現使得美國國家科學院（NAS）搞了個研討會來界定具有完整生命的最小尺寸細菌，即為奈米細菌。 • 而美國太空總署（NASA）則決定把奈米細菌納入太空生物學與太空人感染學。 • NASA發現人類奈米細菌在低重力的環境下，繁殖的比較快，對身上逐漸產生腎結石的太空人來說，具有高度危險。 • 坊間開始有公司，將奈米細菌的臨床醫學商品化，開始推動消除這些潛在的病源微生物(ex. Nanobac Life Sciences)

  12. 支持奈米細菌是微生物的假說 • 在液態的細胞培養物質中可以緩慢的成長 • 具有獨特的抗原 • 典型的細菌外表

  13. 用化學方法來驗證 • 如果化學方法可以製造奈米細菌，表示他不是生物 • Cisar et al. (2000年)用HAP為基底製作奈米細菌，製作出來的物體與奈米細菌的行為相差甚遠。 • 但他們發現HAP為基底製作出來的物質，也有類似細菌的結構(會自我繁殖)。 • 但是他們認為是因為實驗用的去離子水被奈米細菌的rDNA污染了

  14. 奈米細菌的非生物特性 • 關於奈米細菌的非生物特性，常被忽略。 • 而有很多關於奈米細菌造成疾病的紛紛出現 • 用生物和醫藥的觀點來看，奈米細菌的特性十分重要。 • 本文是推翻過去對奈米細菌的定義，利用CaCO3製造出與奈米細菌具有相同生物特性的物質，並証明奈米細菌不是生物。

  15. Results and Discussion

  16. 形態學 • 作者NLP來稱呼他們在人類血液中培養出來的奈米細菌，以跟以前的人發現的奈米細菌的特性作區別 • 重複前人的實驗 • 用電子顯微鏡觀察NLP的形態（三天兩次） • 偵測NLP內含的HAP • 檢驗用從前聲稱是奈米細菌的抗體與NLP吻合

  17. 形態學 • 經過五天的培養，會有白色沈澱物出現在培養皿底部，用TEM與SEM觀察，會發現其大小約是500nm，觀察到的大小形狀等都跟前人發現的符合 • NLP在EDX下的分析，結果與HAP相仿，表示NLP可能是HAP累積而成的，這一點也與前人的研究吻合。 NLP P:Ca ratio of1.5±0.1 HAP P:Ca ratio of 1.62 ±0.08

  18. 形態學 • 但是HAP （F圖）長得跟NLP（A圖）一點也不像，這似乎暗示NLP並非一定是由HAP組成的。 • 他們也發現有些類型的血清裡沒有HAP成分

  19. 形態學 • 而從濃縮血液裡培養出來的NLP其成分為 C:O:Na ratios of 64:32:4 （圖I） • 裡面沒有磷的成分，也表示了裡面沒有HAP • 這表示HAP不是NLP的必要成分，

  20. CaCO3 • 因為HAP不是必要成分，並且外觀與NLP不吻合，所以轉戰鈣的化合物 • 試過CaCO3, CaCl2和各種鈣的化合物 • 只有CaCO3在血清裡沈澱的樣子跟NLP很像

  21. CaCO3 • 為了讓CaCO3順利沈澱，並且製作出奈米級的CaCO3，採用化學方法備制。 • (NH4)2CO3+ CaCl2→ CaCO3CaCO3+X NLP CaCO3

  22. CaCO3 • 製作出來的CaCO3會有類似細胞分裂的情形

  23. CaCO3 • 在人體內生成的機制

  24. 奈米細菌的培養 • 依據前人的研究，奈米細菌的成長必須藉由偵測OD 650 nm 來觀察 • （對照組）如果只有DMEM（細胞培養基 ），即使過了一個月，optical density（OD）也不會上升。 • 但如果加入10％人類血清，就可以備製出來

  25. 奈米細菌與CaCO3 • 放入不同的氣體會造成不同的生成速度 • 但是用EDX觀察，這三種情況氣體都可以備製出同樣結構的NLP。 PH值上升會增加CaCO3的溶解量

  26. 奈米細菌與CaCO3 • 改變的NaHCO3濃度，改變酸鹼值，雖然一開始生成的速度不一樣，但是最後會達到一樣的結果，這表示NLP會調控CO2的濃度來使最後HCO3-的濃度一樣 PH值下降會減少CaCO3的溶解量

  27. 會抵抗人類血清蛋白(HSA) 的奈米細菌抗體 • 過去的研究並沒有真的確認過奈米細菌的抗原反應是存在自然中的，只是直接使用了從前的論文所提到的抗體 • 此實驗發現，過去聲稱是奈米細菌的獨特抗體也會與HAS起反應，這就表示雖然這些抗體也許跟NLP有關聯，但絕不能作為NLP的獨特生物標誌。

  28. NLP的存在與健康與否無關 • 從20個健康的人身上取得的血清樣本中都可以找到NLP。 • 和牛羊貓狗身上的血清中，都有90％～100％的機率取得類似的奈米粒子。 • 所以推論NLP粒子存在動物體與否，與動物體是否健康無關

  29. NLP的非生物特徵 • 對人類血清加以30kGy的γ射線並不會影響NLP在血清中的增長。（與前人的實驗不吻合） • 在NLP中找不到細菌的rDNA • 其他Group也找不到奈米細菌中的核酸 • 這些結果排除了奈米細菌利用DNA或RNA自我繁殖的可能性

  30. NLP的非生物特徵 • 把稀釋的血清放在細胞培養基（DMEM）中培養後，再用100 nm 的過濾膜過濾也可得到NLP。 • 這表示其生長與自我複製所需的基本單位小於100nm。 • NAS （美國國家科學院）曾經發表過，DNA複製需要空間，最小的生命體尺寸大約在200nm。 • 除非生物可以利用DNA以外的複製機制，否則奈米細菌不是生物。

  31. Summary • 此實驗組重現了以往其他實驗組找到的奈米細菌（具有相同特色） • 無法單用HAP解釋這些奈米物質的性質。 • 為了用簡單的化學模型來解釋NLP的行為，此實驗組找到了CaCO3 明顯的與NLP的形態非常相似。 • 事實上，這些無定形碳酸鈣複合物可以很容易形成蜂窩結構的微生物的樣子。 • 我們可以藉由改變細胞培養基內的CaCO3 沈澱物的組成，來改變NLP成長的速度。 • 此實驗組找不到前人所找到的奈米細菌的獨有抗體。 • 在隕石和地層中找到的NLP也許是由類似的過程產生的。

  32. Out of this paper • 奈米無機物具有自我繁殖功能 • 可以解釋地球最早的生命來源 ？ • 奈米獵殺？？？

  33. The end

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