Nature:STAP干细胞兴衰始末,如何瞒天过海

【字体: 时间:2014年07月08日 来源:生物通

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  今年一月份Nature发表的两篇文章,曾被认为是干细胞制备的一次革命。文章指出,只要将已分化细胞置于压力条件下,就可以将它们“重编程”成为多能细胞(可分化为任何类型的组织)。然而不久,人们就发现了文章中的漏洞,对这项研究的重复也均告失败。文章的第一作者小保方晴子判定存在学术不端的行为,而她所在的RIKEN发育生物学中心已面临改组。最终,Nature在文章发表后的五个月终于将其撤回,但这一事件仍旧余波未息。

  

今年一月份Nature发表的两篇文章,曾被认为是干细胞制备的一次革命。文章指出,只要将已分化细胞置于压力条件下,就可以将它们“重编程”成为多能细胞(可分化为任何类型的组织)。然而不久,人们就发现了文章中的漏洞,对这项研究的重复也均告失败。文章的第一作者小保方晴子(Haruko Obokata)被判定存在学术不端的行为,而她所在的RIKEN发育生物学中心已面临改组。最终,Nature在文章发表后的五个月终于将其撤回,但这一事件仍旧余波未息。

干细胞引起的“血案”

如果某件事美好得有点不真实,那么很可能它的确并不真实。随着STAP文章的撤稿,一些日本研究者的声誉也毁于一旦。这不禁令人想起了十年前韩国的黄禹锡事件。

黄禹锡事件之后科研诚信一度成为热门话题,人们重新审视了作者的责任和研究单位的管理。Nature等杂志也保证会更彻底地审查来稿,Nature还就此发表了一篇社论。

一年后,俄勒冈健康与科学大学的Shoukhrat Mitalipov克隆了猴子的胚胎干细胞。当时Nature不仅对这些细胞进行了验证,还将验证结果随论文一同发表。

今年一月,小保方晴子发表文章称,仅通过物理压力或酸浴就能将小鼠细胞转变为胚胎干细胞状态,这一技术名为STAPstimulus-triggered acquisition of pluripotency)。许多人对此感到不可思议,一些科学家甚至指出,他们只是因为共同作者的名声才勉强接受,这些共同作者都是干细胞研究和克隆领域响当当的专家。

然而很快这两篇文章就被攻击得体无完肤,文章存在剽窃、图片处理、图片重复使用等诸多问题,遗传学分析也显示,研究所生成的细胞名不副实。此外,目前还没人能够重复整个实验。

现在再去看这两篇文章,支持STAP细胞的证据非常薄弱。人们不禁要问,当年黄禹锡事件的教训都到哪儿去了,说好的防范措施在哪里。

这一场STAP风波已经成为了新的反面教材,被不少实验室拿来教育自己的学生和工作者。而Nature的新闻团队(独立于论文审查和发表团队),尝试找出STAP论文能够瞒天过海的原因,并从中总结出经验教训。

STAP的源起

STAP神话的植根于十多年前提出的一个争议性理论。2001年,Brigham and Women医院的Charles Vacanti声称,自己在几乎每一种哺乳动物组织中都找到了“像孢子一样的细胞”,这些细胞具有多能性,似乎处于休眠状态等待着激活。

2006Vacanti告诉Nature新闻团队,自己已能大量培养这些细胞,但还不能证明其多能性。他把这项工作交给了小保方晴子,她2008年作为研究生加入他的实验室。

证明多能性往往要将细胞注射到发育中的小鼠胚胎,形成嵌合体。这个实验比较有难度,小保方晴子需要找人帮忙。她通过Google找到了CDB的著名小鼠克隆研究者Teruhiko Wakayama,并于2011年去他实验室做了访问学者。经过数百次失败,她和Wakayama放弃了成年小鼠,转而从新生小鼠获得细胞,这时实验似乎获得了成功。(Science新闻:革命性重编程论文面临撤稿

Vacanti和小保方晴子认为,是分离过程的压力条件成就了细胞的多能性。据小保方晴子说,自己是在洗澡的时候想到的。在RIKEN,她对新生小鼠的脾细胞施加酸性压力,并与Yoshiki SasaiHitoshi Niwa合作检测细胞的转变。Yoshiki SasaiHitoshi Niwa都是颇有声望的干细胞生物学家。

小保方晴子的研究在Nature发表之后,她很快在日本名声鹊起。媒体事无巨细地报道她实验器材上贴的卡通,以及她做实验时身着的日式围裙。然而,在四月一日RIKEN调查组认定了小保方晴子的造假行为,随后她的共同作者们陆续撤销了对文章的支持。尽管RIKEN还在进行验证,但两篇文章已经被撤回。

STAP为何能瞒天过海

批评家们指出,STAP文中的许多错误是可以事先发现的,例如那17行剽窃的文字。为什么这样的论文能够得以发表呢?


绝大多数杂志使用CrossCheck来检测是否存在剽窃,它可以在大约四千万已发表的文章中进行比对。Nature的编辑们也采用了这样的技术,但遭到剽窃的段落出自In Vitro Cellular & Developmental Biology — Animal,这本杂志当时并未录入CrossCheck。此外,就算CrossCheck时出现了匹配也不一定论文就不能发表,只要注明出处,许多复制文段并不会构成剽窃。

不过,剽窃并不是STAP最大的问题,图片处理才是致命伤。小保方晴子将不同实验的电泳图拼接起来,并且使用了自己博士论文用过的畸胎瘤细胞图像。

图片处理也是可以检测出来的,现在各大杂志也在加紧这方面的核查。EMBO旗下的杂志,会对每篇文章中的图片进行分析,通过改变对比度、颜色等属性让人为操作现出原形。据EMBO统计,大约有20%的来稿存在图片处理的痕迹。而Journal of Cell Biology杂志也在筛查中得出了类似的比例。当然,图片处理并不会直接被打成作假,例如有时拼接图片是为了更简明地呈现数据,或者说让图片“更漂亮”。

与此相比,重复使用不同来源的图片就比较难发现。交叉比对文献中的图片,需要高性能的搜索算法,甚至可能要用到超级计算机。这一技术已经被讨论了很多年,但一直没有什么进展。

对于文章中的图片,Nature及其子刊采取的是随机抽查策略。Nature发言人称,因为资源有限无法核查每一张图片,而STAP论文的图片就没有经过检查。据悉,Nature正打算增加抽查的数量。

对于非同寻常的成果,图片和内容检查显然是不够的,还需要独立的遗传学分析。2007年,Nature就在发表Mitalipov的成果之前进行过这样的分析。然而这一过程“拖了好几个月,” Mitalipov说,于是他后来的文章就选择到Cell去发表。

共同作者们怎么了

Nature并没有披露编辑和作者之间的交流,不过主编Philip Campbell指出,两篇STAP文章涉及了四个独立的团队,“我们理解为这项工作已经得到了独立性的重复”。而且在受到质疑的初期,共同作者们也都声称看到了重复性的结果。

Sasai说自己的实验室目睹了STAP细胞的生成。但实际上他只要求小保方晴子重复了STAP过程的第一部分,Oct4蛋白的表达。他声称自己当时没有考虑到“这些细胞与STAP干细胞之间的差距。”(Nature新闻:日本干细胞研究深陷造假疑云

Wakayama曾说自己“独立”制备了STAP干细胞。一开始,他在发给Nature新闻团队的e-mail中写道,“在RIKEN我独立获得了(STAP细胞的)成功,我知道结果是绝对真实的。”但后来他意识到,自己的重复并不完全独立,小保方晴子参与了整个实验“监控每一步”。他因为到山梨大学就任新职位,并没有验证细胞,也无法排除细胞被调换或污染的可能性。

在共同作者中,最令人困惑的是Vacanti。就在STAP论文发表后的一周内,他给New Scientist杂志发去了自称是人类STAP细胞的图片。鉴于STAP未能被重复,二月中旬他告诉Nature新闻团队:“不应该有任何困难。我能做到,其他人也应该能做到。”三月中心,他在网络上发布了制备STAP细胞的一系列小窍门,称这一技术“无视所用的细胞类型”。然而,到目前为止他再未提出任何STAP细胞的新证据。七月二日他发表声明指出,他因为文章中存在错误同意撤稿,但他相信STAP的“核心理念”将会得到验证。

反思与警醒

对于许多干细胞研究者来说,最令人震惊的事莫过于NiwaSasaiWakayama居然参与了如此混乱的工作。身为共同作者他们本应确定这项研究的可重复性,因此他们理当在STAP事件中承担相应的责任。也有人对这些共同作者表示同情, 科研工作中应当有足够的信任,不然就整个系统都站不住脚,你总不能每一步都盯着别人吧。

也有研究者指责Nature审查不严,没有进行验证就急匆匆地将结果发表。但主编Campbell回应道,“Nature并未降低自己的监管标准”。

对于干细胞研究者们来说,STAP细胞已经成为了黄禹锡之后的又一则警世故事。Scripps研究所的干细胞生物学家Jeanne Loring说,这一事件提醒自己做好实验记录的重要性,另外与人展开合作时也要更加谨慎。

“在科研领域名誉就是一切,”加州再生医学研究所的主席Alan Trounson指出,“名誉的丧失是极难挽回的。”

 

生物通编辑:叶予

生物通推荐原文:

The rise and fall of STAP

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