心臟干細胞大戰(zhàn)始末

張淼

一場持續(xù)十幾年的學術大爭論，雙方不斷升級研究結果，發(fā)表文章互相駁斥，最終以哈佛賠款、造假者離職、31篇論文要求被撤回而收場，“安維薩造假門”震動全球科學界，也給干細胞在心臟修復領域的研究蒙上陰影。

得知哈佛大學醫(yī)學院前教授皮耶羅·安維薩（Piero Anversa）涉嫌篡改和偽造實驗數(shù)據(jù)的消息，國內一名從事干細胞研究的研究員一點也不感到意外。因為在2003年安維薩宣布發(fā)現(xiàn)心臟干細胞后不久，就一直有人駁斥他的數(shù)據(jù)有問題，質疑的聲音已持續(xù)了十幾年。

2017年，美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）起訴安維薩和同事用欺詐的手段騙取經費，安維薩所供職的哈佛大學布列根與婦女醫(yī)院最終同意與美國政府達成和解協(xié)議，賠償1000萬美元。

2018年10月，幾家美國媒體接到哈佛大學醫(yī)學院及其附屬布列根與婦女醫(yī)院的新聞稿，稱確定安維薩的31篇論文存在偽造與篡改數(shù)據(jù)，已通知相關期刊，并要求撤回這些論文。

這條消息算是對“心臟干細胞”理論的直接“打臉”。迄今為止，越來越多的證據(jù)表明，心臟干細胞只是南柯一夢。

改寫生物學教科書的新發(fā)現(xiàn)

干細胞是一類多潛能細胞，它的神奇之處在于，能夠分化成各種功能的細胞。人胚胎中就包含大量干細胞，稱為“胚胎干細胞”，可以分化成不同器官所需的細胞，進而完成胚胎發(fā)育。

不僅如此，成人已經生成的許多器官中，也包含干細胞。例如，人的皮膚受外傷后，表皮干細胞讓皮膚愈合，而外周神經干細胞讓愈合處依然存在知覺。在代謝旺盛的腸道，當上皮細胞隨著消化食物而凋亡時，位于腸黏膜底部的干細胞會補充分化成新的上皮細胞，維持腸道完整的功能。

然而，多年來，對于心臟發(fā)育的科學理論表明，心臟中不存在干細胞。這也正是心肌梗死為什么足以致命的根本原因。當心梗發(fā)生時，心肌細胞缺血性壞死，心臟自身沒有干細胞可以分化得到新的心肌細胞，壞死的心肌沒有替代品，生命便難以為繼。

用其他器官來源的干細胞“支援”心臟，不失為一種嘗試——想辦法將它們注射進壞死的心肌，并讓其分化，獲得新的心肌細胞。2000年前后，來自日本、加拿大及中國臺灣地區(qū)的幾個課題組分別陸續(xù)將來源于骨髓的一種“間充質干細胞（MSCs）”植入大鼠心肌組織，發(fā)現(xiàn)MSCs干細胞分化成了心肌細胞。

據(jù)報道，2000年舉辦的美國心臟病學會年會上，用細胞移植拯救心臟成為科學家和醫(yī)生們關注的新手段。當時，美國多家媒體以“細胞移植讓死掉的心臟復活”為題對此次會議進行了報道。

一年后，2001年，當時還在紐約醫(yī)學院的安維薩在《自然》雜志“作者來信”欄目的一篇短文中“低調”地報告了他們的研究結果。研究人員首先從成年小鼠的骨髓中獲得多能干細胞。然后，他們對30只小鼠進行冠狀動脈結扎術，讓心肌梗死發(fā)生，并在受損的心臟組織中注射入上述細胞。最后，利用綠色熒光蛋白跟蹤新細胞的命運。

結果是，這30只小鼠中有12只小鼠的體內，在注射干細胞后的第9天，開始形成新的心臟組織——肌肉細胞以及血管。

安維薩等研究人員看到，那12只幸運的小鼠受損心臟部位充滿發(fā)綠色熒光的細胞。“梗死部位68%的心肌被新生的心肌覆蓋。”他在上述論文中寫道。更令人興奮的是，和對照組小鼠相比，這些注射了干細胞的小鼠心臟功能也得到明顯改善。安維薩以廣泛存在的細胞表面標記物的名稱，給這種神奇的細胞命名為“c-kit細胞”。這成為安維薩“挑戰(zhàn)之路”的第一步。

隨后，心臟移植手術中的一個有趣現(xiàn)象引發(fā)了安維薩的注意：將男性心肌移植到女性中時，接受男性心臟的女性心肌中帶有含Y染色體的心肌細胞和血管，而女性不可能攜帶Y染色體，就此，他們提出大膽猜測：這證明男性心肌可能存在干細胞，移植后在女性心肌中得到了分化。

為驗證這個猜測，他們在心臟中挑選了幾種看起來可能成為答案的細胞，其中就包括帶有c-kit標記物的細胞。排除掉其他類型標記物的細胞后，安維薩決定專注于c-kit細胞。進一步的實驗表明，大約每上萬個心肌細胞中有1個心臟干細胞。最重要的是，他們在熒光標記中看到，從大鼠心臟中分離得到的c-kit細胞真的會分化。安維薩開始把c-kit細胞直接稱為“c-kit心臟干細胞”。

2003年，安維薩寫了一篇長文投給了《細胞》雜志。開頭就擺明，這項研究旨在挑戰(zhàn)“成體心臟不存在干細胞”這個生物學界公認的理論。

“這是一個突破性的發(fā)現(xiàn)。”當時，美國心臟協(xié)會前主席在《紐約時報》 的訪談中說。

的確，在當時，這一發(fā)現(xiàn)不僅將作為一個重要證據(jù)修改心臟發(fā)育的科學理論，更重要的是，其下游的臨床治療將得到極大好處?！耙浦沧泽w心臟干細胞，有可能產生足夠的細胞用于缺血性心臟病或是先天性心臟病患者的細胞移植治療，也許這是引發(fā)最小免疫排斥風險和畸胎瘤形成的方法之一”，《干細胞技術在心血管疾病中的應用》一書這樣評價道。該書于2012年出版，主編為新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院副院長馬依彤與中科院院士葛均波。

最初的挑戰(zhàn)者

多年前的一場學術會議上，西雅圖華盛頓大學的查爾斯·莫里（Charles E. Murry）只講了一頁與自己工作有關的PPT，就話鋒一轉，“我們試驗了安維薩的研究，發(fā)現(xiàn)他的數(shù)據(jù)都是不能重復的”。安維薩當時就坐在聽眾席上。要不是有人拉架，兩人險些把學術之爭升級為拳腳之戰(zhàn)。

2004年3月21日，《自然》雜志在“作者來信”欄目發(fā)布了兩篇短文，分別來自斯坦福大學醫(yī)學院的羅伯特·羅賓斯（Robert Robbins）等人，以及西雅圖華盛頓大學的查爾斯·莫里與洛倫·菲爾德。兩個課題組獨立重復了安維薩有關c-kit心臟干細胞的實驗。

前者帶領的課題組從表達綠色熒光蛋白的小鼠中分離出骨髓來源的c-kit干細胞，直接注射到實驗小鼠的缺血心肌中。結果是，10天后看到心肌中有豐富的綠色熒光細胞，但30天內檢測到的細胞數(shù)就很少了?！岸?，這些綠色熒光細胞也沒有心肌組織的標記。”他們在發(fā)給《自然》的文章中寫道。這表明，骨髓來源的c-kit干細胞并沒有分化成心肌細胞。

后者帶領的課題組則采用了和熒光蛋白不同的基因技術，來追蹤骨髓來源的c-kit細胞在145只實驗小鼠中的表達。結果是，沒有檢測到向心肌細胞分化。“和對照組相比，在移植了干細胞的心臟中心肌細胞沒有明顯的增加?！蹦镉行┻z憾地寫道。他在這篇短文中同時總結，上述實驗結果表明，骨髓來源的c-kit細胞不會分化為心肌細胞，這為基于這種細胞開展的進一步臨床研究提出了警告。

起初的這些質疑還不足夠有分量，并沒有影響到安維薩的學術聲譽，他依然在不停地發(fā)表論文、申請基金，并跳槽到水平更高的研究機構——2007年，安維薩加入哈佛大學醫(yī)學院，開始領導布列根和婦女醫(yī)院再生醫(yī)學實驗室。他在這里至少發(fā)表了55篇論文，其中包括此次被建議撤稿的31篇。

2009年1月，NIH也為c-kit心臟干細胞上馬了名為“SCIPIO”的臨床試驗，由路易斯維爾大學教授羅伯托·波利與安維薩合作開展。

質疑高潮

在安維薩宣稱心臟里存在干細胞的大約十年間，尚未有一篇正式發(fā)表的論文去反駁安維薩的發(fā)現(xiàn)。安維薩逐漸完善、修補了“c-kit心臟干細胞”的理論。直到今年3月，安維薩實驗室還在發(fā)表論文，討論一個名叫ephrinA1的信號通道在心臟干細胞修復心臟中扮演的角色。

質疑的聲音在十余年里越來越大，最終在2014年前后掀起一陣熱潮。先是在2014年4月8日，《循環(huán)》雜志宣布撤回安維薩在2012年發(fā)表的一篇論文，題為《衰老和衰竭心臟中的心肌分化》，理由是數(shù)據(jù)“受到了足夠損害”。

幾天后，4月12日，《柳葉刀》雜志發(fā)表了一份對2011年發(fā)表的數(shù)據(jù)的聲明。這些數(shù)據(jù)來自于c-kit干細胞SCIPIO第一階段臨床試驗。

《柳葉刀》在聲明中稱，收到安維薩所在的哈佛大學醫(yī)學院及布列根與婦女醫(yī)院的信息稱，上述臨床試驗數(shù)據(jù)可能存在錯誤，他們將繼續(xù)展開調查。

當年5月7日，辛辛那提兒童醫(yī)院醫(yī)療中心的杰弗里·莫爾肯丁在《自然》雜志上發(fā)表的正式論文將這場大戰(zhàn)推向了高潮。莫爾肯丁在論文標題中就直接宣稱：“c-kit細胞不可能分化成為心肌”。

在這項研究中，研究人員采用了比之前研究中的技術更為先進的譜系示蹤，檢測內源性c-kit細胞在發(fā)育期間、隨著年齡增長或成年后損傷時是否分化成心肌細胞。結果是，他們在心肌細胞中并沒有檢測到c-kit標記。

這篇論文讓華盛頓大學的查爾斯·莫里松了一口氣。當時，他在接受《科學家》雜志采訪時表示：“這項研究讓我們確信c-kit細胞不是心臟干細胞?！?/p>

在一浪高過一浪的質疑聲中，2015年，安維薩從哈佛大學離職，目前就職于瑞士蘇黎世大學。

最后一擊

當然，安維薩也不是沒有支持者。

2013年，倫敦國王學院名譽教授納達爾-金納德在《細胞》雜志上發(fā)表論文，支持了心臟干細胞的存在。當莫爾肯丁拿出他的實驗結果時，納達爾-金納德在回復給《科學家》雜志的電子郵件中指出，莫爾肯丁沒有觀察到c-kit細胞分化的結果，可能是由于他采用的細胞譜系示蹤技術存在缺陷。比如，該方法涉及用熒光標記物標記表達c-kit的細胞及其后代，這破壞了表達c-kit蛋白所需的基因，從而破壞了心臟干細胞的再生能力。

那么，是真的不存在，還是沒有看到？在這一爭論中，來自中國的科學家給了安維薩致命的最后一擊。

中科院上海生物化學與細胞生物學研究所的研究員周斌自2015年起，就致力于創(chuàng)建新一代遺傳譜系示蹤技術。他的團隊多次采用不同的技術手段，追蹤c-kit細胞在修復心肌過程中的貢獻，得到的結論都是：c-Kit細胞在成體心臟生理穩(wěn)態(tài)和損傷修復過程中均不會分化形成心肌細胞，只是通過血管新生參與心臟修復。

在最近的一項研究中，周斌課題組再次升級了細胞示蹤技術，這種方法允許他們研究所有被提出的干細胞群體，而不是專門針對c-kit細胞。結論是，過去提出的所有類型的心臟干細胞，都不存在于成體心臟中。2018年10月2日，《循環(huán)》雜志發(fā)表了這項研究，并得到了莫爾肯丁的支持：“這是一種非常詳盡和嚴謹?shù)倪z傳方法?！?/p>

周斌論文發(fā)表的半個月后，哈佛大學醫(yī)學院建議撤回安維薩的31篇論文，涉嫌造假的“另一只靴子”終于落地。

一位來自哈佛大學醫(yī)學院的華人學者推測說，極有可能是抓到安維薩在示蹤c-kit熒光蛋白照片上動了手腳?！爸灰獙φ掌炼?、對比度稍作調整，實驗結果就會大不相同?！痹搶W者告訴《中國新聞周刊》，“生命科學研究中想要造假太容易了，何況是面對有巨大利益誘惑干細胞領域?！?/p>

“雖然心肌干細胞研究可能不會被終結，但是確實對這個領域是很大的沖擊。”針對安維薩的造假風波，《柳葉刀》主編理查德·霍頓在接受媒體采訪時評估說，撤稿對于該領域的影響可能持續(xù)長達十年之久。他舉例說，十年前，一種有效抑制癌癥的藥物爆出丑聞，雖然它的抑制效果顯著，但是卻沒有向公眾公開副作用。丑聞的爆出使得人們對“事發(fā)領域”非常緊張，此后十年間，都沒有人再進行該抑制劑的研究。

而很快就將受到實際影響的，是那些跟隨安維薩做研究的年輕人，以及業(yè)界那些在跟風研究的同行們。“如果是通過安維薩這些研究拿到碩士博士學位的人，我難以想象他未來的科研生涯將如何持續(xù)。這將傷害很多人，波及面很廣，畢竟安維薩在出事前是業(yè)界大牛。”前述國內研究員表示。

另據(jù)《紐約時報》10月30日的最新報道，受安維薩事件影響，美國NIH下屬的心臟、肺和血液研究所于2015年開始的一項斥資790萬美元的心臟干細胞臨床試驗，目前已決定暫停，以重新審查“科學基礎”。

盡管心臟干細胞的學術爭議告一段落，但它對整個干細胞用于心肌再生的研究領域的影響，依然在緩慢發(fā)酵。