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成体心脏干细胞之殇!——心肌修复之路在何方?

微言创新  · 公众号  ·  · 2018-10-23 20:00

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编者按

近日,很多人的微信朋友圈都被一场堪比“八级地震”的学术撤稿事件刷屏。哈佛“清理门户”,针求对其前雇员——知名教授Piero Anversa的高达31篇关于心脏干细胞研究的论文提出撤稿请求。此次事件有着怎样的来龙去脉,又会给干细胞和心肌再生研究带来哪些影响呢?



北京时间10月15日,总部位于波士顿的美国著名生命科学网站STAT爆出一条震惊全球学术界的大新闻,美国哈佛大学医学院宣布:曾在机构任职的皮耶罗·安韦萨(Piero Anversa)有31篇论文涉嫌造假,需撤稿。安韦萨曾任美国哈佛大学医学院教授、再生医学中心主任。因“发现”心脏含有干细胞而在学界享有极高的声誉。这些名为c-kit 的细胞,据称可以再生心肌。因此,可以说安韦萨开创了心脏成体干细胞疗法这一领域。

图1  10月15日,哈佛大学医学院宣布对Piero Anversa的31篇论文提出撤稿(图片引自网络)。


心肌细胞属于终末分化细胞,再生能力极弱,发生损伤或死亡后不能自生恢复。传统疗法无法再生心肌细胞,只能延缓疾病的发生。 2001年,安韦萨课题组发表划时代的论文,声称把来源于骨髓的c-kit阳性细胞注射移植到啮齿类动物的受损心肌后,这些细胞可以成功转化为心肌细胞。两年后,他们又提出心脏里本来就有c-kit干细胞,可用于修复心肌。该发现为心肌再生带来了曙光,美国政府极度重视这一成果,给予安韦萨众多国家科学基金项目,支持其早日开展临床试验。众所周知,NIH( 美国国立卫生研究院 )的R01项目在个人和机构科研评价中权重很高,极难获得。但 由于安韦萨划时代的成果,他先后主持过的R01项目多达110项! 在众多项目和成果的支持下,安韦萨的c-kit阳性细胞进入临床研究阶段。2011年,安韦萨发表I期临床试验结果,表明心肌干细胞在治疗心衰等疾病方面具有非常广大的前景。然而, 2017年大型II期临床实验表明,心肌干细胞并不能治疗心肌梗死、心衰等疾病,对安韦萨的研究产生了致命的冲击。

事实上,自安韦萨报道发现c-kit阳性心脏干细胞以来,有不少学者提出过质疑。早在2004年,便有2篇发表于《Nature》的文章指出无法重复安韦萨的实验结果, c-kit阳性的骨髓造血干细胞几乎无法分化为心肌细胞。 2014年,干细胞领域顶级科学家Jeffery Molkentin(杰弗里·莫尔肯廷)的数据表明,只有0.027%的c-kit阳性细胞能分化成心肌细胞。 中科院生化与细胞所的周斌研究员的研究结果与莫尔肯廷近似,其2016年在《Cell Research》发文指出,心脏损伤后仅有约0.035%的c-kit阳性细胞分化为心肌细胞。 2018年,在此次撤稿事件前不久,周斌团队的最新研究结果对心脏中到底是否存在干细胞都提出了质疑。 他们进一步利用谱系示踪法,将非心肌细胞(nonmyocyte)和新产生的心肌细胞区别于现存的心肌细胞,进行了不同的荧光标记,发现无论是处于体内稳态时还是在遭受损伤后,非心肌细胞都无法产生成体动物心肌细胞。不过,也有一些科学家对周斌研究员的结论持保留态度,认为还需要进一步实验证实。

伴随着国际同行的质疑,哈佛大学医学院在数年前便开始了对安韦萨的调查。经过早期调查,安韦萨2012年发表在心血管领域顶级期刊《Circulation》上的一篇论文因数据造假被撤稿。随着调查的深入,安韦萨的实验室于2015年被关闭, 2017年哈佛大学医学院因安韦萨造成的巨额资源浪费和后续研究误导赔偿美国政府1000万美元 ,并于近日对安韦萨的31篇论文向期刊方提出了撤稿请求。


图2  Piero Anversa心脏干细胞研究事件溯源(图片引自网络)。


该事件的影响难以想象,甚至可以说对整个干细胞研究都是一个沉重打击。 十余年间, 安韦萨 借所谓的“心肌干细胞”之名申请的基金超 过5000万美元。包 括中国在内的许多国家,更是在此领域投入了数不清的人力、财力和物力。 学术造假不只给个人和机构带来毁誉,更会造成无法估量的资源损失和研究误导,甚至给相关领域的其它研究产生致命影响。 但此次事件同时也展现了哈佛作 为校方对造假行为的毫不姑息和周斌等学者坚持科学求真 的绝不盲从。而 除了学界的自律,政府和相关机构也应加强监管和追责机制的建立。

很多民众都在关心, 是不是所有干细胞尤其是心脏干细胞研究都是假的?心肌到底是否能够修复?未来心肌修复的新疗法开发到底路在何方? 事件发酵至今,对于心脏c-kit阳性细胞能否实现心肌再生,已有了明确定论,答案是否定的。所以,从成体分离心肌干细胞,扩增后回输患者治疗心肌损伤,可能是一条并不合适的路径。 但这不能否定将干细胞用于再生医学研究的重要性和必要性!

多能干细胞作为具有多向分化潜能的生物工程细胞,理论上能够分化出成体所有类型的细胞并能无限增殖。人类多能干细胞(hPSCs)包括人胚胎干细胞(hESCs,1998年首次被报道成功建立)和人诱导多能性干细胞(hiPSCs,2007年首次被报道成功建立)。hESCs可由流产胎儿中分离、培养获得;hiPSCs可由人体体细胞,如成纤维细胞、血细胞及肾上皮细胞等,通过重编程技术改造获得。随着多能干细胞定向分化技术的发展,已经实现将hPSCs定向分化为心脏干细胞(胚胎期的概念,不同于安韦萨的成体心脏干细胞)和心肌细胞等多种可用于移植治疗心肌损伤的细胞。尽管还存在移植存活率较低等诸多问题,但在治疗后,均产生了一定的心脏保护作用。目前科学家正在努力不断开发和完善hPSCs疗法,并且已有科学家团队完成了相关大型灵长类动物实验。


hiPSCs定向分化的心肌细胞的跳动(来自上海产业技术研究院海席勒研究所)


近年来,干细胞和再生医学研究一直是学界关注的焦点。我国针对干细胞产业颁布了一系列促进政策,“十三五”规划也将干细胞研究列入项目重点,以及基金委对干细胞领域的持续高投入,都为干细胞疗法的研发提供了强有力的支持。希望真正有用的干细胞疗法能够趁势发展,尽早应用于临床患者,改善心脏疾病的治疗现状。


责任编辑:雷蓉



作者简介


虞修简,上海产业技术研究院海席勒研究所(干细胞研发平台)技术主管。主要研发方向:体细胞重编程、干细胞定向分化、基因编辑等。


王志敏,国家人类基因组南方研究中心研究员、上海产业技术研究院海席勒研究所(干细胞研发平台)执行副所长,主要研发方向:干细胞、肿瘤分子遗传学。


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