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重复实验失败,STAP细胞最终还是死透了

时间:2015-10-07 22:57来源:果壳网 作者:David Cyranoski 阅读:

akprussia/编译)去年日本和美国研究者提出的具有革命性的干细胞制备方法从来就没存在过——这是9月23日被发表在《自然》杂志上的两篇论文[1,2]得出的结论。碰巧,也恰是《自然》杂志在去年初刊登了那篇命途多舛的原论文。

2014年1月,来自日本理化学研究所(RIKEN)发育生物学中心(CDB)和美国哈佛医学院的研究团队发表了两篇论文[3,4],声称可以通过对成体细胞施加刺激(如酸性环境或物理压力)的方法获得胚胎样干细胞——有多能性、可以形成身体中超过200种细胞的特殊细胞。文章作者将这种技术称为STAP(stimulus-triggered acquisition of pluripotency,刺激诱导获取多能性)。

重复实验失败,STAP细胞最终还是死透了2014年12月,日本理化学研究所的一支团队宣布重复实验的结果。图片来源:nature.com

然而,其他科学家很快就发现了研究中数据的问题。论文在接受调查后被撤回。但是这个过程本身是否真的奏效,以及日本理研实验室标着STAP的多能干细胞究竟从哪来,当时还都是未解之谜。

污染的问题

为了解决第一个问题,来自四个国家的七个研究团队尝试在不同环境条件下复制这个过程。研究团队尝试133次制备STAP细胞,均以失败告终。

其中,一个来自哈佛大学医学院的研究团队,与STAP细胞原论文的一名共同作者合作,在STAP细胞“诞生”的实验室里进行了尝试。一些细胞经过生物工程修饰,每当与多能性有关的基因表达时,就会顺带表达荧光蛋白——这应该是细胞转变为“STAP态”的标志。在STAP处理之后,研究者们确实在细胞中发现了一些荧光。但进一步测试表明这只是假象——这些荧光是细胞自发的“自体荧光”。其余的六个团队都观察到了“自体荧光”现象,而没有发现STAP转化的证据。

日本理化学研究所的一个团队(不包括任何STAP细胞原论文的作者)分析了还在发育生物学中心存放的标记为STAP细胞系的基因组。他们发现了多个矛盾的数据实例,认为这是所谓STAP细胞被其他已知细胞型“污染”的结果。譬如,这些分析表明,所有剩余的标记为STAP的细胞,在遗传上都与实验室里已经存在的胚胎干细胞相同。

此外,原研究通过将STAP细胞注射入发育中的小鼠胚胎而得到了嵌合体小鼠,也即在一只小鼠体内包括了遗传上不同的多种细胞。这项实验本意是证明STAP细胞确实是多能的。但是后来的研究者发现,这些小鼠其实是通过注射早已存在的胚胎干细胞得到的,而并非注射了STAP细胞。

令人不解的特征

根据9月23日刊登在《自然》杂志上的一篇综述[5],污染也解释了原研究工作中一个最令人不解的特征:为什么所谓的STAP细胞可以形成胎盘组织,而真正的胚胎干细胞却不能。即便人们逐渐相信传说中的STAP细胞就只是胚胎细胞而已,也无法解释为什么研究者们会看到胎盘的形成。但是最新分析表明,滋养层干细胞(负责在发育中的胚胎里形成胎盘的细胞)被混到了胚胎干细胞里面,而这个混合物被用来做了“可以生成胎盘”的实验。

这个解释,也正是2014年4月麻省理工的干细胞科学家鲁道夫耶内施(Rudolf Jaenisch)对《自然》新闻团队提出的解释,不过在当时他还没有证据来支持这项假设。

一个尚未解决的问题是:这些胚胎样干细胞和滋养层干细胞在实验发生时是怎么替代那些所谓的STAP细胞的。交叉污染——一个细胞培养基被另一种细胞意外污染,是生物学研究中广为人知的问题。但是要解释STAP论文中的数据错误,意味着发生了多次独立的污染事件。

“很难把现在的数据归结于简单的污染或粗心弄错标签。”哈佛医学院的干细胞科学家乔治戴利(George Daley)说。对原论文的合作作者的评论要求仍无人响应。

这篇综述[5]希望为STAP传说找到一个积极的教训。在文章中,戴利、耶内施和其他人列出了详细而严谨的“法医级”分析步骤,指出任何新的多能干细胞类型都应当执行这些分析。文章的结论说,分析应该在论文发表之前完成。戴利说,这篇综述对当下的话题非常重要,因为,除了失败的STAP论文之外,“还有大量的研究团队在报道一些更加微妙的多能性状态”。这篇综述着重于基因组分析,测序技术的进步将有助于评估这样的细胞类型。

戴利说,这让STAP大戏终于落幕——但是这给了那些寻找将细胞重编程到胚胎样状态方法的科学家们一个提示:“我们需要在评估这种论断的时候更多一点儿小心谨慎。”(编辑:Ent)

参考资料:

  1. De Los Angeles, A.et al.Naturehttp://dx.doi.org/10.1038/nature15513(2015).
  2. Konno, D.et al.Naturehttp://dx.doi.org/10.1038/nature15366(2015).
  3. Obokata, H.et al.Nature505,641–647(2014).
  4. Obokata, H.et al.Nature505,676–680(2014).
  5. De Los Angeles, A.et al.Nature525,469–478(2015).

编译来源:Nature News, Failed replications put STAP stem-cell claims to rest.

(责任编辑:泉水)
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