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心肌干细胞造假

来源:西南科技大学 作者:郑知寒

过度劳累激动、过度吸烟饮酒、暴饮暴食、遭受寒冷刺激······每个成年人都或多或少地有过以上经历。这些不起眼的小事情,在医学上,却有另外一个名字——心肌梗塞杀手锏。心肌梗塞,是指心脏一部分堵塞导致心肌坏死。中国每年新发心肌梗塞患者至少50万,现患至少200万。心肌梗塞致死率极高,以至患者被抢救回来也无法完全恢复健康。一旦患病,就要永远提心吊胆地生活。

心肌梗塞患者的“救世主”

此情况下,美国心脏病学家、前哈佛医学院教授、再生医学研究中心主任皮耶罗·安韦萨横空出世。他的研究组于2001年对外宣称可以用骨髓干细胞(c-kit)使心肌再生,并在世界上历史悠久、最负名望的科学杂志之一《自然》杂志上发表论文。皮耶罗与美国国立卫生研究院(NIH)的唐纳德·奥立克所领导的研究组将c-kit注入到患有心脏病的老鼠心脏内,称干细胞在9天内成功转化为心肌。

更为惊奇的是,2003年,皮耶罗及他的研究组又在《细胞》杂志发文称不需要骨髓干细胞,使用成熟的心脏干细胞就能修复心肌。2007年,皮耶罗开始领导布里格姆妇女医院再生医学实验室,他在该机构至少发表了55篇论文。

因为在心肌干细胞研究中的杰出贡献,许多国家与地区的干细胞研究中心都邀请他去授课,要求一起合作并让他带头做研究。他本人也获得了“美国心脏协会杰出科学家“的称号以及来自NIH的大笔研究经费。

更重要的是,他的发现直接开创了一个全新的心脏病研究方法,即“干细胞疗法”。近20年的时间里,无数学者在他的研究基础上不断拓展新的“学术发现”。浙江大学医学二院还成立了世界最大的非人灵长类干细胞心脏研究中心,并获得了数项国家重大课题研究的资助。“心肌干细胞修复心脏技术”一时间成为带给无数人希望,足以列入划时代发明的尖端技术。

那么到底什么是干细胞呢?干细胞是指一类具有自我复制能力、尚未充分分化、不成熟的细胞。它具有再生各种组织器官的能力,医学界称其为“万能细胞”。人身体很多器官都有再生能力,比如当皮肤被小刀划出口子后,很短的时间内,皮肤就能自己再生出新的皮肤细胞,快速愈合伤口;又如被切掉的肝脏可以自己生长完全;而血细胞死亡以后,也会不断生成出新的血细胞。这样的再生能力全仰仗干细胞。

这种能力源于不同的身体机制作用,而其中最重要的机制便是干细胞分化成新的细胞。2013年12月1日,美国哥伦比亚大学医学研究中心,由汉斯·斯诺耶克带领的科学小组首次成功将人体干细胞转化成功能性的肺细胞和呼吸道细胞。

皮耶罗所提出的“心肌干细胞”也是属于干细胞的一种。心脏的治疗方法,通常包括药物治疗、介入治疗、安装起搏器、心脏移植等等。而新提出的干细胞治疗是指从根源上治疗心脏。

干细胞治疗方法众多:利用胚胎干细胞向心肌细胞分化;从其他器官组织中分离出的干细胞向心肌细胞分化;用ips方法诱导成体终末细胞分化为多能干细胞,然后向心肌细胞分化;在成熟动物的心脏中分离成体心肌干细胞;以及把干细胞转化成心肌细胞,然后弄到心脏损伤部位治疗损伤。

可见,利用成熟的“心肌干细胞”治疗心肌损伤只是其中一种。它的独特性在于心脏器官的特殊性,当心肌收到损伤后,几乎不会有新细胞再生以愈合伤口。当皮耶罗提出发现了心肌干细胞,也就意味着心脏本身拥有自己的成熟干细胞,具有自我再生能力,这在学术界一下便引起了巨大轰动。

所谓“再生”,南柯一梦

2018年10月14日,当整个学术界的心肌干细胞研究都在如火如荼地进行时,一条来自撤稿观察网的消息打碎了“心肌干细胞”这一谎言堆砌成的美梦。该条新闻报道称:“哈佛大学医学院因数据造假将31篇心肌干细胞论文撤稿。”

干细胞撤稿事件大规模发酵,美国政府开始重新审视干细胞行业。仅仅4天以后,美国联邦贸易委员会正式发文要求停止两项曾导致两名患者失明的关于人羊膜干细胞的临床试验,10月29日,美国卫生研究所又停止了另一项心肌干细胞的临床试验。目前,美国食药监管局只批准了脐带造血干细胞的应用。

其实撤稿事件发生并非突然。很多研究者在十数年的研究中,早已经发现,按照皮耶罗的理论和实验方法根本得不出他的那些结论。美国印第安纳大学教授洛伦·菲尔德在2004年就在《自然》杂志发表论文《在心肌梗死中,造血干细胞不能转化为心肌细胞》,还有美国华盛顿大学的查尔斯教授,在一场学术会议中,当众指责皮耶罗的研究无法被重复,当时皮耶罗就在台下,两人几乎从学术之争升级为拳脚之战。直到2014年,美国辛辛那提儿童医院心血管生物学家杰弗瑞·摩尔肯汀首次成功运用遗传示踪手段研究并得出了“成年小鼠心脏中的C-KIT细胞几乎从未产生新的心肌细胞”的结论。

曾在中国科学院做研究,现在克利夫兰诊所工作的肖学士接受采访时,谈到他曾经按照皮耶罗的方法进行过研究。他感慨道:“我当时的方向是把小鼠的胚胎干细胞诱导成心肌细胞,然后尝试提高诱导的效率。但是效率始终很低,而且获得的心肌细胞很难被分离出来,就没有接着做下去了。”

他用一个“逃”字,形象地描述了当时自己的状况。对于当时的他来说,作为一个不出名的研究员,无法做出学术“大牛”的成果,在老板眼里只是他的能力不够的问题。他说:“和老板大吵一架,我就逃掉了。后来也没有往这个方向继续做下去,毕竟老板只是因为这行好拿经费才做的。我国许多科研机构就是愿意花钱做国际上已做过的研究,把100做到101,不愿意花钱从0做到1。”

事情发展到这里,尽管疑点重重,研究人员也始终拿不出直接证据来推翻皮耶罗的观点。直到2018年8月,杰弗瑞生物学家又有了惊天大发现,他在《循环》杂志发表论文称:“确凿证据表明成年哺乳类动物心脏缺乏内源性再生干细胞。”这个发现具体来源于中国科学院的生物化学与细胞生物学研究员周斌。

周斌课题组采用了这样一种方法来研究小鼠中的内源性干细胞群体。他们将非心肌细胞和新产生的心肌细胞标记上与现存的心肌细胞不同的荧光标记。他们发现虽然非心肌细胞在小鼠胚胎中产生了心肌细胞,可并不会在成年啮齿类动物的心脏中产生新的心肌细胞。通过这样的试验,周斌得出成年小鼠在发生心肌梗塞以后,非心肌细胞不会变成心肌细胞去弥补创伤的结论。

整个学术界都被这条消息轰炸到了,无数评论回复称:“原来只不过以为干细胞没有像皮耶罗所说的那样完全发挥作用,作用还是有的。现在倒好,心肌干细胞根本就不存在。”科学网站的研究人员都支持周斌的观点,并且提出:“难怪所有的研究人员和机构都无法找到这个细胞,哪怕直接把干细胞弄到心脏里,一旦到达破损区,细胞也就直接死了。”

山穷水尽,柳暗花明

然而干细胞造假事件屡见不鲜。1999年,首尔大学兽医学院首席教授黄禹锡培育出全球首只克隆牛。他被视为大韩民国的民族英雄,被寄予夺得诺贝尔奖的厚望,却在2005年,被揭发其在《科学》杂志上的干细胞研究成果均属子虚乌有,一连串的丑闻使他锒铛入狱。

无独有偶,日本京都大学的IPS细胞研究所特聘助理教授山水康平也在《干细胞报告》一文中造假。经京都大学内部调查显示:6个主要数据全属造假,6个补充数据中则有5个造假。该研究员的上司是2012年诺贝尔奖的获得者山中伸弥。山中伸弥就此事召开了新闻发布会诚挚道歉,并在当时考虑辞去研究所所长职务。

与山水康平事件相同的是,此次皮耶罗造假事件也是由自己内部机构来举报的。早在2014年,哈佛校方就在调查皮耶罗是否存在学术不端行为,并在同年要求《循环》杂志撤回皮耶罗在2012年发表的一篇论文。到了2017年4月27日,布莱根妇女医院决定以1000万美元赔偿美国政府来解决皮耶罗等人的欺诈事件。

目前,哈佛医学院及其附属布莱根妇女医院尚未公布31篇论文的具体内容,他们解释道原因:“我们致力于维护最高的道德标准,并严格维护我们研究的完整性。任何引起我们注意的问题都要根据制度政策和适用的法规进行审查。”新浪科技对此事件的报道中称哈佛大学拥有“壮士断腕”的勇气,只是科学研究中的篡改数据与可重复性问题的调查取证并非一朝一夕就能完成。哈佛大学用了近5年的时间进行调查至今也未公布论文的具体问题,足见取证之难。

中科院生物物理所研究员马跃说:“十多年以来一直有人驳斥他的数据有问题,可这次判定皮耶罗的论文存在数据造假只有一种可能,就是抓到了某些具体的数据是伪造的。”要对一个研究领域的佼佼者下“学术不端”的结论是十分困难的,可是真理容不得一点虚假,造假必然会被揭穿。因为一个人造假却会引起无数的人打假,所以不能因为个人的学术失真便否定整个学术研究领域的成果。

马跃对此说:“干细胞移植恢复心脏功能的研究方法众多,尽管有些人过于夸大了研究的成果,但我不认为整个领域都走入了死胡同。”“心肌干细胞”再生之路虽然行不通,可是在20年的研究中,严谨的科学家依旧从中发现了治疗心脏疾病的蛛丝马迹。美国斯坦福大学心脏病专家菲利普说:“虽然大多数细胞一到达损伤部位就死亡了,但至少它是有作用的。当注射干细胞时,我们发现干细胞在小鼠损伤模型中给心脏功能带来的益处是无可争辩的。”

这也就意味着干细胞治疗心肌细胞是具有可行性的,只是其中的奥秘仍未被发现。同时,干细胞向心肌细胞分化的研究不仅仅是为潜在的治疗应用提供样本,心脏疾病药物的研发也需要大量的心肌细胞作为实验材料。科学家需要这些心肌细胞作为实验材料,研究新药是否会对心肌细胞产生毒性,而目前很难获得大型动物尤其是人的心肌细胞。

所以,干细胞的研究依旧是未来解决各种病症的重要期望。正如周斌所说:“此次事件只是意味着我们需要更好的技术严谨地继续进行这个领域的相关研究,深入阐明其具体作用机制。”毕竟真理的认识过程是呈螺旋上升式的,有人故意造假,更警醒后来学者坚持求真,反复实践。

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