得知哈佛大学医学院前教授皮耶罗·安维萨(Piero Anversa)涉嫌篡改和伪造实验数据的消息,国内一名从事干细胞研究的研究员一点也不感到意外。因为在2003年安维萨宣布发现心脏干细胞后不久,就一直有人驳斥他的数据有问题,质疑的声音已持续了十几年。
2017年,美国国立卫生研究院(NIH)起诉安维萨和同事用欺诈的手段骗取经费,安维萨所供职的哈佛大学布列根与妇女医院最终同意与美国政府达成和解协议,赔偿1000万美元。
2018年10月,几家美国媒体接到哈佛大学医学院及其附属布列根与妇女医院的新闻稿,称确定安维萨的31篇论文存在伪造与篡改数据,已通知相关期刊,并要求撤回这些论文。
这条消息算是对“心脏干细胞”理论的直接“打脸”。迄今为止,越来越多的证据表明,心脏干细胞只是南柯一梦。
干细胞是一类多潜能细胞,它的神奇之处在于,能够分化成各种功能的细胞。人胚胎中就包含大量干细胞,称为“胚胎干细胞”,可以分化成不同器官所需的细胞,进而完成胚胎发育。
不仅如此,成人已经生成的许多器官中,也包含干细胞。例如,人的皮肤受外伤后,表皮干细胞让皮肤愈合,而外周神经干细胞让愈合处依然存在知觉。在代谢旺盛的肠道,当上皮细胞随着消化食物而凋亡时,位于肠黏膜底部的干细胞会补充分化成新的上皮细胞,维持肠道完整的功能。
然而,多年来,对于心脏发育的科学理论表明,心脏中不存在干细胞。这也正是心肌梗死为什么足以致命的根本原因。当心梗发生时,心肌细胞缺血性坏死,心脏自身没有干细胞可以分化得到新的心肌细胞,坏死的心肌没有替代品,生命便难以为继。
用其他器官来源的干细胞“支援”心脏,不失为一种尝试——想办法将它们注射进坏死的心肌,并让其分化,获得新的心肌细胞。2000年前后,来自日本、加拿大及中国台湾地区的几个课题组分别陆续将来源于骨髓的一种“间充质干细胞(MSCs)”植入大鼠心肌组织,发现MSCs干细胞分化成了心肌细胞。
据报道,2000年举办的美国心脏病学会年会上,用细胞移植拯救心脏成为科学家和医生们关注的新手段。当时,美国多家媒体以“细胞移植让死掉的心脏复活”为题对此次会议进行了报道。
一年后,2001年,当时还在纽约医学院的安维萨在《自然》杂志“作者来信”栏目的一篇短文中“低调”地报告了他们的研究结果。研究人员首先从成年小鼠的骨髓中获得多能干细胞。然后,他们对30只小鼠进行冠状动脉结扎术,让心肌梗死发生,并在受损的心脏组织中注射入上述细胞。最后,利用绿色荧光蛋白跟踪新细胞的命运。
结果是,这30只小鼠中有12只小鼠的体内,在注射干细胞后的第9天,开始形成新的心脏组织——肌肉细胞以及血管。
安维萨等研究人员看到,那12只幸运的小鼠受损心脏部位充满发绿色荧光的细胞。“梗死部位68%的心肌被新生的心肌覆盖。”他在上述论文中写道。更令人兴奋的是,和对照组小鼠相比,这些注射了干细胞的小鼠心脏功能也得到明显改善。安维萨以广泛存在的细胞表面标记物的名称,给这种神奇的细胞命名为“c-kit细胞”。这成为安维萨“挑战之路”的第一步。
随后,心脏移植手术中的一个有趣现象引发了安维萨的注意:将男性心肌移植到女性中时,接受男性心脏的女性心肌中带有含Y染色体的心肌细胞和血管,而女性不可能携带Y染色体,就此,他们提出大胆猜测:这证明男性心肌可能存在干细胞,移植后在女性心肌中得到了分化。
为验证这个猜测,他们在心脏中挑选了几种看起来可能成为答案的细胞,其中就包括带有c-kit标记物的细胞。排除掉其他类型标记物的细胞后,安维萨决定专注于c-kit细胞。进一步的实验表明,大约每上万个心肌细胞中有1个心脏干细胞。最重要的是,他们在荧光标记中看到,从大鼠心脏中分离得到的c-kit细胞真的会分化。安维萨开始把c-kit细胞直接称为“c-kit心脏干细胞”。
先进的谱系示踪,检测内源性c-kit细胞在发育期间、随着年龄增长或成年后损伤时是否分化成心肌细胞。结果是,他们在心肌细胞中并没有检测到c-kit标记。这篇论文让华盛顿大学的查尔斯·莫里松了一口气。当时,他在接受《科学家》杂志采访时表示:“这项研究让我们确信c-kit细胞不是心脏干细胞。”
在一浪高过一浪的质疑声中,2015年,安维萨从哈佛大学离职,目前就职于瑞士苏黎世大学。
当然,安维萨也不是没有支持者。
2013年,伦敦国王学院名誉教授纳达尔-金纳德在《细胞》杂志上发表论文,支持了心脏干细胞的存在。当莫尔肯丁拿出他的实验结果时,纳达尔-金纳德在回复给《科学家》杂志的电子邮件中指出,莫尔肯丁没有观察到c-kit细胞分化的结果,可能是由于他采用的细胞谱系示踪技术存在缺陷。比如,该方法涉及用荧光标记物标记表达c-kit的细胞及其后代,这破坏了表达c-kit蛋白所需的基因,从而破坏了心脏干细胞的再生能力。
那么,是真的不存在,还是没有看到?在这一争论中,来自中国的科学家给了安维萨致命的最后一击。
中科院上海生物化学与细胞生物学研究所的研究员周斌自2015年起,就致力于创建新一代遗传谱系示踪技术。他的团队多次采用不同的技术手段,追踪c-kit细胞在修复心肌过程中的贡献,得到的结论都是:c-Kit细胞在成体心脏生理稳态和损伤修复过程中均不会分化形成心肌细胞,只是通过血管新生参与心脏修复。
在最近的一项研究中,周斌课题组再次升级了细胞示踪技术,这种方法允许他们研究所有被提出的干细胞群体,而不是专门针对c-kit细胞。结论是,过去提出的所有类型的心脏干细胞,都不存在于成体心脏中。2018年10月2日,《循環》杂志发表了这项研究,并得到了莫尔肯丁的支持:“这是一种非常详尽和严谨的遗传方法。”
周斌论文发表的半个月后,哈佛大学医学院建议撤回安维萨的31篇论文,涉嫌造假的“另一只靴子”终于落地。
一位来自哈佛大学医学院的华人学者推测说,极有可能是抓到安维萨在示踪c-kit荧光蛋白照片上动了手脚。“只要对照片亮度、对比度稍作调整,实验结果就会大不相同。”该学者告诉《中国新闻周刊》,“生命科学研究中想要造假太容易了,何况是面对有巨大利益诱惑干细胞领域。”
“虽然心肌干细胞研究可能不会被终结,但是确实对这个领域是很大的冲击。”针对安维萨的造假风波,《柳叶刀》主编理查德·霍顿在接受媒体采访时评估说,撤稿对于该领域的影响可能持续长达十年之久。他举例说,十年前,一种有效抑制癌症的药物爆出丑闻,虽然它的抑制效果显著,但是却没有向公众公开副作用。丑闻的爆出使得人们对“事发领域”非常紧张,此后十年间,都没有人再进行该抑制剂的研究。
而很快就将受到实际影响的,是那些跟随安维萨做研究的年轻人,以及业界那些在跟风研究的同行们。“如果是通过安维萨这些研究拿到硕士博士学位的人,我难以想象他未来的科研生涯将如何持续。这将伤害很多人,波及面很广,毕竟安维萨在出事前是业界大牛。”前述国内研究员表示。
另据《纽约时报》10月30日的最新报道,受安维萨事件影响,美国NIH下属的心脏、肺和血液研究所于2015年开始的一项斥资790万美元的心脏干细胞临床试验,目前已决定暂停,以重新审查“科学基础”。
尽管心脏干细胞的学术争议告一段落,但它对整个干细胞用于心肌再生的研究领域的影响,依然在缓慢发酵。