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学术造假不能一概而论 心脏干细胞研究仍有价值?

2018-10-29 作者:健康界健康号   来源:科学网 我要评论2
Tags: 学术造假  心脏  干细胞  研究价值    

前些天,当哈佛大学医学院建议撤掉曾在其下属的其附属布列根与妇女医院工作的教授皮耶罗·安维萨(Piero Anversa)的31篇文章时,我们为哈佛大学对学术不端的“零容忍”点赞。

当我们听到这件事时,意识到事情远比批评学术不端更严重:一位相关领域研究者在一次学术会议上被一位大同行悄悄提问,诶,你搞那心脏干细胞听说是假的啊?

心脏干细胞真的是假的吗?

今天,我们就来一一回答这些问题。

安维萨的c-kit阳性心脏干细胞造假,意味着国内研究心脏干细胞都造假了吗?

答:逻辑不成立。安维萨的c-kit阳性心脏干细胞研究集中在“分化机制”上,而中文文献显示的国内大部分研究围绕各类干细胞的治疗效果上。

用干细胞治疗心脏病还值得研究吗?

答:值得。用干细胞治疗心脏病有两个思路,一是用心脏自身干细胞,二是移植外源干细胞。其中,心脏自身干细胞是否存在并发挥作用目前看来不乐观。

移植外源干细胞主要集中在骨髓间充质干细胞上,机制不倾向于传统认为的“分化”,而在于“旁分泌”(即其分泌有效因子促进旧心肌细胞恢复功能)。胚胎干细胞和iPS显示巨大潜力。

你们是在为学术造假洗地吗?

答:并没有。我们坚决“零容忍”学术造假,但这不是本文讨论的重点。

在学术造假的同时,生命科学领域大量因研究者急功近利形成了不可重复的“一次性故事”,需要得到足够重视。

学术界没你想的那么糟,尽管依然有许多问题需要正视。

作为一家专业媒体,我们除了用“心脏干细胞”作为关键词在数据库里搜索了科研项目、基金、期刊论文、硕博士毕业论文之外,还采访了多名国内心脏干细胞及相关领域研究一线专家(包括一位院士),仔细阅读并研究了若干篇中英文论文全文,谨慎印证了来自各方的观点和证据。

以下是正文:

1. 安维萨的c-kit阳性心脏干细胞造假,意味着国内研究心脏干细胞都造假了吗?

自2001年和2003年安维萨发表论文以来,“c-kit阳性心脏干细胞”陆续受到其他研究小组的质疑。

质疑的焦点是,重复开展的实验中,没有观察到c-kit阳性心脏干细胞的分化。

据我们对中文论文的查实,国内对心脏干细胞的研究主要集中在临床前,已被证实有效干细胞与其他因子如何协同配合、解决如何移植和归巢等临床问题是其主要创新点。

而更基础的“作用机制”方面,缺乏实证研究。

例如:

这篇2016年发表在《生理科学进展》上的综述文章描绘了关于c-kit阳性心脏干细胞的研究现状,其行文逻辑也从侧面体现出国内该领域研究的思路——有用是关键。

文章指出,c-kit阳性心脏干细胞在心肌梗死、心力衰竭等心脏疾病中的作用得到了多项体内外实验及临床试验的证实,但“其治疗机制仍在争议中”。

复旦大学中山医院心内科主任、中科院院士葛均波也站在临床技术应用的角度否认了c-kit阳性心脏干细胞临床应用的可能性。

从安维萨实验室处获知c-kit阳性心脏干细胞的细节时,葛均波意识到这件事在临床上不太可能。

“安维萨提出取得c-kit阳性心脏干细胞的一个条件,必须做左心房的心肌活检,这需要在左心房开一个差不多5毫米深的口子,而左心房本身厚度只有4毫米左右,就像一张薄纸。当时我就觉得这样操作会有让心脏破裂的风险,还要得到伦理委员会的批准,很难做得下去”。葛均波说。

2010年初,葛均波实验室派出白英楠前往安维萨实验室进行访问学者学习。近三年时间里,她被安排在Polina Goichberg研究小组里,从事ephrinA1这个信号通路对c-kit阳性心脏干细胞修复心肌作用的影响。

2011年,《循环研究》杂志发表了Anversa实验室有关ephrinA1的研究(https://www.ahajournals.org/doi/10.1161/CIRCRESAHA.110.239459#),加上通讯作者Anversa本人,共有16名作者,白英楠位列第二。

“安维萨实验室分工明确,我所在的小组只负责心梗小鼠的动物实验部分,在此之前的c-kit阳性心脏干细胞分离培养,以及后续的检测其迁移情况的体内实验,都是由其他小组去操作。”白英楠表示,“我负责的部分不存在任何造假。”

回国后,白英楠及所在的葛均波实验室都没有再从事过c-kit阳性心脏干细胞相关的研究。

换句话说,c-kit阳性心脏干细胞的问题在于作用机制,国内的研究大多则跳过了验证机制,直接进入更下游的效果方面。(当然,从整体布局上“跟风”原创性研究是另一个需要讨论的话题)

除了临床前研究,国内鲜有的基础研究着眼于细胞示踪技术。

此前,细胞示踪技术存在的瑕疵是对c-kit阳性心脏干细胞是否分化的争论点之一。

普遍采用的细胞示踪技术需要对所观察的细胞进行染色,存在一定染错率。同时,标记c-kit阳性心脏干细胞达不到百分之百准确,会“渗漏”到其他类型的细胞上。

一旦“渗漏”到心肌细胞中,实验者就会观察到心肌细胞的后代,并将它们误认为是由c-kit阳性心脏干细胞分化的细胞。

“任何技术都有其精确度和适用范围,超越其精确度和适用范围的过度解读就会导致假阳性的推断。”中国科学技术大学生命科学学院教授薛天表示。

为此,近年来,中科院上海生科院生物化学与细胞生物学研究所研究员周斌研究组对c-kit阳性心脏干细胞进行遗传谱系示踪,结果发现不论是在心脏的生理稳态还是心脏梗死后,c-kit阳性细胞都极少贡献心肌细胞。

为了验证假设,课题组采用即时谱系示踪的方法,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,证明了c-kit阳性心脏干细胞在心脏生理稳态和损伤修复中主要贡献的是冠状动脉内皮细胞,而不是心肌细胞。

2. 用干细胞治疗心脏病还值得研究吗?

更进一步地,国内有关用干细胞治疗心脏病的研究,亦在此次被疑“跟风”学术造假的范畴内。

复旦大学附属中山医院心内科教授黄浙勇告诉我们,目前新闻报道中称的“心脏干细胞”,是指的心脏自身的干细胞。而希望用来治疗心脏病的干细胞,远不止c-kit阳性心脏干细胞这一种。

我们知道,人的许多成体器官中自身包含一些干细胞,让我们受伤后可以不断再生。

长期以来“心肌梗死或心肌受损后不能有效自我修复”是科学界的共识,因此如何修复受伤的心肌,成为科学家攻克的难题。

直到2003年,安维萨发表论文称发现了心脏原位的“c-kit阳性心脏干细胞”。c-kit是细胞表面的一种受体,安维萨自称发现了带有这种标记物的心脏干细胞,并以此命名。

此后,多个研究小组重复了安维萨的实验,并对结果提出了质疑,都是围绕c-kit阳性心脏干细胞开展。

最新的进展是,周斌小组在《循环》杂志发表实验结果,显示成体心脏干细胞不存在。

葛均波介绍:“c-kit阳性细胞的发现的确让人眼前一亮,但最新的谱系示踪技术发现成体心脏的非心肌细胞不会转分化为心肌细胞,也就是说不管那种干性标记,心脏的自身细胞均不具备心肌再生能力。这的确让人沮丧。”

但是,从理论上讲,修复受损的心肌除了用心脏自身的干细胞之外,也可以用其他来源的干细胞。

比如,间充质干细胞(MSC)、诱导式多能性干细胞(IPS)、胚胎干细胞(ES)等等。

由于人体各个器官组织均由一个受精卵细胞和胚胎分化而来,因此,胚胎干细胞具有分化为各种组织的可能性,包括心肌组织。

这些干细胞不是来源于心脏,但在一些实验中看到具有修复心肌的效果,不同细胞类型的具体机制也在探索中。

比如,葛均波介绍,对于MSC,最初研究者信心满满地认为,直接将MSC注射于坏死的心肌中,可以“分化”为崭新的心肌细胞,从而取代坏死的心肌。

但事实并不如想象中那么美好,注射的MSC细胞在心肌内停留的数量极少,生存的更少,哪些少量存活的在心肌内也无法分化成心肌细胞。

近年来,科学家们提出了新假设,MSC移植的获益并非源自细胞再生,而是MSC在进入人体后,通过旁分泌产生一些细胞因子,与正常心肌细胞相互作用,改善了心梗愈合过程。“可以为心梗患者带来些许获益。”

正是如此,我们在中文数据库中按“心脏干细胞”搜索的结果,并按被引排序首页的论文,都集中在骨髓间充质干细胞的实验上,和安维萨涉嫌造假的c-kit阳性心脏干细胞无关。

胚胎干细胞和诱导多能性干细胞正在成为治疗心脏病的另一个途径。

近年来,中科院生物物理所研究员马跃带领研究小组设计了新的心肌分化方法,在体外实验中让人胚胎干细胞可以在14天内高效分化成心房肌细胞和心室肌细胞,这些细胞具有心房肌细胞和心室肌细胞在胚胎时期的电生理特征。

这一研究成果使在实验室内大量培养生产人的心房肌细胞和心室肌细胞成为可能。

心肌梗死发生在左心室,这决定了心室肌细胞是最适合用于细胞移植治疗心肌梗死的细胞。

“从理论上来看,成体细胞本身的性质作为一种‘内因’,决定了通过任何成体细胞转分化为心肌细胞去实现修复心肌这一目标都不太现实。而过去所证明成体细胞‘有效’的实验结果,很大程度上是它们作为‘外因’辅助心脏提高了其功能,例如旁分泌。”马跃解释,“而胚胎干细胞和iPS分化的心室肌细胞因具有收缩功能,可以直接提高心脏的功能,成为心脏修复的‘内因’。”

在他看来,未来的发展方向将是“内因”和“外因”的结合,基础研究和临床研究还需要大量共同努力。

从这个角度看,国内心脏干细胞研究并没有因为一种干细胞类型的造假而“歪楼”。

3. 你们是在为学术造假洗地吗?

如我们所分析的结果,学术造假的“大地震”并没有发生。

但是,和学术造假同样值得重视的,是心脏干细胞研究乃至整个干细胞、生命科学领域过于急功近利的现象。

“都想做创造历史的人。”这是曾对安维萨实验进行过质疑的西雅图华盛顿大学的查尔斯·莫里(Charles Murry)对心脏干细胞领域研究的评价。

安维萨数据造假的最大动因正是作为新科学的重大发现者,名誉和经济上的双丰收。谁都无法抵御这样的诱惑。

薛天表示,美国也曾“一窝蜂”地急于把这个成果应用到临床上。

多个美国血管领域的“大牛”投入大量人力物力,美国政府的国家卫生研究院(NIH)在此后十余年的时间里也投入大量科研经费去研究其理论和潜在应用。

“科学界有一个说法,Extraordinary claims require extraordinary evidence(即:不同凡响的发现需要不同凡响的证据)。整个血管领域没有真正遵循这个原则,为了‘重大科学发现’而降低了科学证据的评判标准。”薛天告诉我们。

例如,心肌极为敏感,假阳性的情况极容易出现,在确保学术诚信的前提下,仍然引发该领域研究者对现发表论文可重复性的高度怀疑。

“心肌研究要十分谨慎,即便往受损的心肌中注射生理盐水,都能在短时间内由于诱发炎症反应,而短暂的恢复部分功能,但这并不代表打进心脏的东西就真正起作用。如果不采用严格的标准,很容易得出错误的结论。”薛天强调。

在他看来,尽管无法证实中国研究者存在造假嫌疑,但中国研究者发表的文章的确体现出低端重复科研的特点。

将“一次性故事”、假阳性当成重大科学进展,成为生命科学领域近年来屡次成为“大型车祸现场”的重要原因。

一位国内生命科学研究者对《中国科学报》记者表示,2003年前后欧美科学家频繁报告重大进展,以当时中国学者水平很难与其相提并论,研究难以在顶尖杂志上发表。

“我们有一个玩笑式的说法,想要发CNS,就去验证那些重大进展,写负面结果的报告。”他说。

科学哲学家科林斯提出的“实验者倒退”的概念,或多或少可以解释生命科学领域大量成果无法重复的现象——当实验系统给出正确答案,你就知道实验系统是有效的,但只有在信任实验系统后,你才知道正确答案是什么。

一位不愿透露姓名的中科院院士在此前的采访中告诉我们,和许多生命科学研究的情况类似,干细胞领域尚处在科学前沿,一些科研工作者一味追求重大科研发现,对实验数据的可重复性重视不够。

“尤其是有的导师长期不做实验,对学生做出来的数据无法把握,导致许多论文实际上描述的是‘一次性故事’,结果不可重复。”

研究者们呼吁,包括干细胞在内的生命科学领域的发现固然重大,但仍应首先强调学术诚信问题,同时也应把科学的严谨性放在重要位置。

最后,我们再梳理一遍本文思路:

就c-kit阳性心脏干细胞而言。安维萨的造假属于基础研究,国内研究集中在用多种其他类型的干细胞治疗心脏病上,重在对效果的观察记录,结果和造假研究没有关系。但存在“低端重复”的特点。

就用干细胞治疗心脏病而言。理论上存在可能,目前骨髓间充质干细胞的“旁分泌”机制研究较多,胚胎干细胞和iPS正被给予厚望。

就学术界存在的问题而言。除了学术造假之外,需要更严谨的态度,警惕“一次性故事”“假阳性”出现。



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2018-10-29 23:05:43 回复

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学习了

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2018-10-29 20:22:39 回复

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