重複實驗失敗,STAP細胞最終還是死透了

2020-12-05 果殼網

（akprussia/編譯）去年日本和美國研究者提出的具有革命性的幹細胞製備方法從來就沒存在過——這是9月23日被發表在《自然》雜誌上的兩篇論文[1,2]得出的結論。碰巧，也恰是《自然》雜誌在去年初刊登了那篇命途多舛的原論文。

2014年1月，來自日本理化學研究所（RIKEN）發育生物學中心（CDB）和美國哈佛醫學院的研究團隊發表了兩篇論文[3,4]，聲稱可以通過對成體細胞施加刺激（如酸性環境或物理壓力）的方法獲得胚胎樣幹細胞——有多能性、可以形成身體中超過200種細胞的特殊細胞。文章作者將這種技術稱為STAP（stimulus-triggered acquisition of pluripotency，刺激誘導獲取多能性）。

2014年12月，日本理化學研究所的一支團隊宣布重複實驗的結果。圖片來源：nature.com

然而，其他科學家很快就發現了研究中數據的問題。論文在接受調查後被撤回。但是這個過程本身是否真的奏效，以及日本理研實驗室標著STAP的多能幹細胞究竟從哪來，當時還都是未解之謎。

汙染的問題

為了解決第一個問題，來自四個國家的七個研究團隊嘗試在不同環境條件下複製這個過程。研究團隊嘗試133次製備STAP細胞，均以失敗告終。

其中，一個來自哈佛大學醫學院的研究團隊，與STAP細胞原論文的一名共同作者合作，在STAP細胞「誕生」的實驗室裡進行了嘗試。一些細胞經過生物工程修飾，每當與多能性有關的基因表達時，就會順帶表達螢光蛋白——這應該是細胞轉變為「STAP態」的標誌。在STAP處理之後，研究者們確實在細胞中發現了一些螢光。但進一步測試表明這只是假象——這些螢光是細胞自發的「自體螢光」。其餘的六個團隊都觀察到了「自體螢光」現象，而沒有發現STAP轉化的證據。

日本理化學研究所的一個團隊（不包括任何STAP細胞原論文的作者）分析了還在發育生物學中心存放的標記為STAP細胞系的基因組。他們發現了多個矛盾的數據實例，認為這是所謂STAP細胞被其他已知細胞型「汙染」的結果。譬如，這些分析表明，所有剩餘的標記為STAP的細胞，在遺傳上都與實驗室裡已經存在的胚胎幹細胞相同。

此外，原研究通過將STAP細胞注射入發育中的小鼠胚胎而得到了嵌合體小鼠，也即在一隻小鼠體內包括了遺傳上不同的多種細胞。這項實驗本意是證明STAP細胞確實是多能的。但是後來的研究者發現，這些小鼠其實是通過注射早已存在的胚胎幹細胞得到的，而並非注射了STAP細胞。

令人不解的特徵

根據9月23日刊登在《自然》雜誌上的一篇綜述[5]，汙染也解釋了原研究工作中一個最令人不解的特徵：為什麼所謂的STAP細胞可以形成胎盤組織，而真正的胚胎幹細胞卻不能。即便人們逐漸相信傳說中的STAP細胞就只是胚胎細胞而已，也無法解釋為什麼研究者們會看到胎盤的形成。但是最新分析表明，滋養層幹細胞（負責在發育中的胚胎裡形成胎盤的細胞）被混到了胚胎幹細胞裡面，而這個混合物被用來做了「可以生成胎盤」的實驗。

這個解釋，也正是2014年4月麻省理工的幹細胞科學家魯道夫•耶內施（Rudolf Jaenisch）對《自然》新聞團隊提出的解釋，不過在當時他還沒有證據來支持這項假設。

一個尚未解決的問題是：這些胚胎樣幹細胞和滋養層幹細胞在實驗發生時是怎麼替代那些所謂的STAP細胞的。交叉汙染——一個細胞培養基被另一種細胞意外汙染，是生物學研究中廣為人知的問題。但是要解釋STAP論文中的數據錯誤，意味著發生了多次獨立的汙染事件。

「很難把現在的數據歸結於簡單的汙染或粗心弄錯標籤。」哈佛醫學院的幹細胞科學家喬治•戴利（George Daley）說。對原論文的合作作者的評論要求仍無人響應。

這篇綜述[5]希望為STAP傳說找到一個積極的教訓。在文章中，戴利、耶內施和其他人列出了詳細而嚴謹的「法醫級」分析步驟，指出任何新的多能幹細胞類型都應當執行這些分析。文章的結論說，分析應該在論文發表之前完成。戴利說，這篇綜述對當下的話題非常重要，因為，除了失敗的STAP論文之外，「還有大量的研究團隊在報導一些更加微妙的多能性狀態」。這篇綜述著重於基因組分析，測序技術的進步將有助於評估這樣的細胞類型。

戴利說，這讓STAP大戲終於落幕——但是這給了那些尋找將細胞重編程到胚胎樣狀態方法的科學家們一個提示：「我們需要在評估這種論斷的時候更多一點兒小心謹慎。」（編輯：Ent）

參考資料：

  1. De Los Angeles, A. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature15513 (2015).
  2. Konno, D. et al. Nature http://dx.doi.org/10.1038/nature15366 (2015).
  3. Obokata, H. et al. Nature 505, 641–647 (2014).
  4. Obokata, H. et al. Nature 505, 676–680 (2014).
  5. De Los Angeles, A. et al. Nature 525, 469–478 (2015).​

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