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心肌干细胞曝惊天丑闻,干细胞治疗心脏病还靠谱吗?

2018/10/24 来源:MR.B
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导读
最近,因涉嫌造假哈佛医学院主动撤回31篇心脏干细胞相关论文引起了轩然大波。干细胞治疗心脏病已经成为了当今医学最热门的研究领域之一,人们对其寄予了厚望,然而所谓的“心肌干细胞”居然并不存在,造假者不仅在美国骗取了高达5000万美元研究经费,而且误导了全球在这一领域的研究,简直是骗了全世界!一时间,舆论哗然,媒体对干细胞的质疑又一次被放大,引发不明真相的公众的担忧:“心肌干细胞”凉凉了,干细胞治疗心脏病还靠谱吗?让我们来看看真相到底是怎样的。

事件回放:“心肌干细胞”是怎么凉的?

10月中旬,美国著名生命科学网站STAT爆出“心肌细胞”领域大牛,哈佛医学院再生医学研究中心前主任皮耶罗•艾佛萨(Piero Anversa)的31篇论文被撤稿,理由是这些论文涉嫌伪造数据。[1]

2001和2003年,这位大牛分别在《自然》(Nature)和《细胞》(Cell)两个世界顶级学术期刊上说 [2,3],存在一种心脏干细胞(被称为cKit+细胞)能够分化成心肌细胞,可用于心肌修复。由于皮耶罗在这一领域的权威地位,很多科研人员顺着这一思路去寻找所谓的心肌干细胞。

事实上,这一成果发表2年后就开始有了争议,因为其他研究人员始终无法重复这一实验结果。多年来,学术界对于cKit+心肌成体干细胞的争议从未间断,直到最近的撤稿事件才算是一个终结。这一领域的其他科学家甚至说“心脏里没有干细胞,不要试图公布这些结果了”。

撤稿事件意味着学术界确认了共识: cKit+心肌成体干细胞不存在。各国在其假说基础上进行的研究都成了空中楼阁;那些迷信权威,明知其实验无法重复,还“研究”出成果的跟风者此刻也被啪啪打脸。 “心肌干细胞”算是彻底凉凉了。

“心肌干细胞”凉了,干细胞治疗心脏病都不靠谱了吗?

事实上,这一真相的曝光不是什么新鲜事,对对ckit+细胞的调查已经有四、五年了,撤稿只是溯本清源,澄清了长久以来的一个学术错误。造假事件曝光更重要的意义在于警示学术研究的严肃性,促使人们反思对学术权威的态度。

至于其造假的研究本身,我们可以从两个角度来理解:第一,寻找成体心肌干细胞只是心肌再生领域的道路之一,“心肌干细胞”不存在不代表整个领域的颠覆,全球科学家们开展的研究远远超出cKit+心肌成体干细胞,还有很多人在用间充质干细胞、胚胎干细胞以及诱导多能干细胞等研究心肌再生,国际顶级学府如美国华盛顿大学、杜克大学、斯坦福大学等机构已经在这一方面取得了很多重要成果;第二,干细胞对于心脏修复的作用不仅在于直接分化为心肌细胞,研究发现干细胞的旁分泌作用对心脏修复也有非常重要的作用。

先来说说胚胎干细胞。胚胎干细胞是一种全能干细胞,人类身体中所有的细胞种类都是由它分化而来,其中当然包括心肌细胞。《自然》和《自然生物技术》(Nature Biotechnology)都曾发表胚胎干细胞治疗心脏病的研究成果。


【2014年科学家们在《自然》杂志上向人们展示 [4],人类胚胎干细胞衍生的心肌细胞可以使大量梗塞的猴心脏再血管化,也就是说可以重建大量的梗死猴心脏。2018年,另一个生物技术最权威的杂志《自然生物技术》也发表了类似的结论[5]:华盛顿大学的研究人员发现这些细胞形成了新的肌肉,并融入心脏,使心脏再次拥有泵血的功能;在一些动物身上,这些细胞使心脏的功能恢复到了正常值的90%以上。】

再来看看诱导多能干细胞。这可是获得过诺贝尔奖的干细胞,有了这个技术,科学家们可以用病人自己的体细胞诱导成干细胞,再在适当条件下定向分化,如变成血细胞、心肌细胞等等,并用于治疗疾病。

美国华盛顿大学的Dr. Charles Murry实验室致力于移植多能干细胞分化的心肌细胞到受损心肌,已经在灵长类动物中尝试取得了振奋人心的效果。美国杜克大学Dr. Nenad Bursac实验室将多能干细胞分化的心肌细胞和生物材料相结合,制造出3D模拟心肌薄膜并在大动物模型中开始积极尝试,取得了一些代表性的进展。

2018年,诱导多能干细胞治疗心脏病的全球首个临床试验在日本获得了批准。也就是说,日本政府批准了将诱导多能干细胞衍生的心肌细胞薄片(0.1毫米)植入到缺血性心肌病患者心脏表层,这个临床试验预计在2019年3月启动。


【2016年,国际权威期刊《科学》旗下的《科学转化医学》杂志上的研究就曾告诉人们[6],由诱导多能干细胞衍生的心肌细胞和内皮细胞创建的“人工心脏组织贴片”可以使动物梗塞心脏部位再生(再次血管化),并且改善了心室功能。】

最后来说说间充质干细胞。间充质干细胞也是一种多能干细胞,可以分化为身体组织中的多种细胞。科学家们发现,间充质干细胞“魔力”似乎不在于直接分化成心肌细胞,而是分泌多种细胞因子和生长因子,促进心脏的自我修复 [7] 。实际上间充质干细胞也是心脏病治疗领域目前用于临床实验最多的干细胞。


【2018年9月,《干细胞转化医学》对23项临床研究1148例患者的试验结果进行了统计分析[8],结果显示,间充质干细胞治疗急性心梗和缺血性心力衰竭的整体结果是积极的,患者总体心脏功能有显著的改善,这种疗法看起来是安全的。】

干细胞治疗心脏病的潜力已经吸引了大量科研工作者以及企业家。不仅仅是基础研究领域,在临床应用上也越来越受到重视。居于世界领先地位的医药巨头阿斯利康今年宣布与瑞典一家生物公司合作启动干细胞治疗心脏病的项目[9]。

如何看待干细胞治疗心脏病的未来?

干细胞领域实际是发育生物学和细胞生物学的一个交叉分支,有着半个世纪的发展和传承,在不断自我纠错中曲折前进。科学家们早在一些两栖动物(如蝾螈)的强大自我再生能力上得到启发,继而发现模式生物斑马鱼心脏有自我修复能力[10],哺乳动物小鼠在出生后一周心脏也有再生能力 [11]。从那时起,无数科研人员就开始致力于找到在进化过程中可能丢失或未发现的开启心肌再生的钥匙。针对这一问题的研究从来没有局限于“心肌干细胞”移植。“心肌干细胞”虽然凉凉了,但干细胞技术带给心脏的希望仍然是值得期待的。

作为越来越冷静理智的吃瓜群众,还是要客观公正地看待整个领域。目前,还有许许多多的科研工作者们还在为心肌再生的难题而努力奋斗,我们不能因噎废食,全盘否认干细胞在心肌再生中的应用和前景,而应汲取教训更加脚踏实地的做好每一个实验,认真如实地报道每一个发现。科学道路一向曲折不可能一蹴而就,大众的支持和理解也能给予科研工作者们一个正面积极的环境去探索科学的真相。

后记:美国北卡罗来纳大学教堂山分校(UNC)的钱莉教授为本文贡献了精彩的观点,在此表示感谢。钱莉教授在北卡大学医学院病理系任终身副教授、博士生导师,兼任UNC McAllister心脏研究所副所长,UNC人类多能干细胞实验室学术主任。致力于研究细胞重编程、细胞命运及探索其在心脏病的发病途径和治疗模式中的应用。

参考文献:

[1] Science: Retract cardiac stem cell papers, Harvard Medical School says

[2]Nature: Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium

[3] Cell:Adult Cardiac Stem Cells Are Multipotent and Support Myocardial Regeneration

[4] Nature: Human embryonic-stem-cell-derived cardiomyocytes regenerate non-human primate hearts

[5] Nature Biotechnology: Human embryonic stem cell–derived cardiomyocytes restore function in infarcted hearts of non-human primates, Nature Biotechnology

[6] Science Translational Medicine:Cardiac repair in guinea pigs with human engineered heart tissue from induced pluripotent stem cells

[7] Stem Cell Translational Medicine: Concise Review: Rational Use of Mesenchymal Stem Cells in the Treatment of Ischemic Heart Disease

[8] Stem Cell Translational Medicine: Safety and Efficacy of Adult Stem Cell Therapy for Acute Myocardial Infarction and Ischemic Heart Failure (SafeCell Heart): A Systematic Review and Meta‐Analysis

[9] AstraZeneca, SWIBCoLaunch Stem Cell Cardiovascular Therapy Collaboration

[10] 美国杜克大学Dr. Kenneth Poss实验室做了许多前瞻性的工作。

[11] 源自美国德州西南医学中心Dr. Hesham Sadek实验室, Dr. Eric Olson实验室的研究发现。

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