小保方晴子新型干细胞研究造假事件及干细胞研究前沿进展课稿

课程名称：生命科学史主讲教师：刘家武第13组任务分工：刘雪莲、谢红艳、廖潘依林、郑颖莹——搜集资料；肖静——整理资料小保方晴子新型干细胞研究造假事件及干细胞研究前沿进展摘要：本文简要介绍了小保方晴子新型干细胞研究造假事件，由此引出对干细胞研究前沿进展的概述。关键词：小保方晴子STAP细胞干细胞IPS细胞山中伸弥小保方晴子，日本细胞生物学女研究员，早稻田大学工学博士。现任日本理化学研究所发育与再生医学综合研究中心学术带头人。STAP细胞事件2014年1月29日，日本理化学研究所召开记者招待会，宣称小保方晴子所在的研究团队成功发现了近似于iPS细胞（诱导多能干细胞）的新万能细胞——STAP细胞（stimulus-triggeredacquisitionofpluripotency,刺激触发的多能性获得）的研究成果。这一成果分别以一篇论文和一篇来信的方式发表于《自然》杂志上。第一篇论文主要报道了STAP这个现象的发现，即亚致死量的外界刺激，例如弱酸环境，可以将哺乳动物的体细胞重编程为多能细胞，并报道了如何从STAP细胞中分离可扩增的多能细胞株。第二篇论文着重报告利用STAP获得的多能细胞可以与胚胎干细胞形成嵌合体，并且对胚胎和胎盘等组织发育有贡献。哺乳动物的细胞特化使得细胞个体得以行使各种不同的功能，从一个已分化的细胞类型向另一类型转变的过程被认为是非常罕见的。而小保方晴子这一研究发现，在强烈外界刺激下（如暴露于酸性环境），可诱导体细胞转化为多能细胞，这种细胞被命名为STAP细胞（俗称酸浴还童）。研究人员将老鼠的细胞浸入弱酸性溶液中加以刺激，然后移植到老鼠体内，生成神经、肌肉和肠等各种细胞，甚至还可以发育成胎盘。研究结果若能应用到人类身上，将能令人类在安全及不引起道德争议下制作干细胞，有助医疗突破。这项研究成果被视为干细胞研究重大突破。在小保方晴子之前，2006年，日本的山中伸弥团队通过调控4种转录因子获得了诱导性多能干细胞（iPSCs），因此获得2012年诺贝尔生理学奖。iPS细胞是将转录因子基因转入体细胞内，诱导产生与胚胎干细胞相似的多能细胞。STAP细胞比iPS细胞的产生条件简单得多，不需要遗传操作，给体细胞“洗个澡”，几天后就能拿到干细胞。可以说STAP细胞超越了iPS细胞，如果后续能发展出很多应用（如再生医学），下一个干细胞领域的诺奖或许就是小保方晴子。两篇论文一发表立即引起轰动。仅仅通过改变外部环境，给予细胞刺激，就能使细胞发生变化。这项技术将在再生医疗和免疫研究等领域作出巨大贡献。此前科学界一直认为，一旦细胞的功能固定下来，在这种程度的刺激下是不可能变成“万能细胞”的。因此，这一成果被认为是颠覆生命科学常识的划时代重大成果。小保方晴子被冠以各种名誉——“美女科学家”、“年仅30岁”、“年轻有为”等称号。然而，就在两篇论文正式在线发表的当天（2014年1月29日），美国干细胞学者PaulKnoepfler即提出了关于实验可重复性的疑问，随后收集了其他研究组的验证结果，发现共有11位学者或研究组给出自己的研究结果，其中9组无法重复，1组正在进行，只有1个实验小组成功重复。且能重复出来实验的学者YoshiyukiSeki在2月13日表示，在B27+LIF细胞里验证不了结果，但是在serum+LIF里可以检测到微弱的信号，但是还存在很多死细胞，所以这一重复结果只是有限的重复结果。这有违科学研究结果可以在相同或相似条件下重复的原则。对于国际上的广泛质疑，“理化所”成立了一个6人调查委员会（其中包括2名外部专家），对研究进行调查。2014年4月1日，调查委员会发布调查结果，认定小保方晴子在STAP细胞论文中有篡改、捏造等造假问题，属于学术不端行为。认定小保方晴子学术不端的事实有两点：一是论文中电泳图片的拼接属于伪造和学术不端；二是论文中重复使用的两张图也属于伪造和学术不端。针对这一调查结果，小保方晴子于2014年4月9日在大阪的记者会上表示，此前被喻为新型“万能细胞”的STAP细胞真实存在，她拒绝撤回已发表的相关论文。小保方晴子在记者会上承认论文中出现多处“失误”，但她强调，STAP现象是经过多次确认的事实，团队曾制作成功STAP细胞200次以上，希望不要因论文上出现的“失误”就否定STAP现象。小保方对自己在论文中引用数张不正确图片和修改报告中的一副图片在现场再三道歉。小保方晴子4月8日已就STAP细胞论文存在造假的调查结论提出了不服申诉，要求日本理化研究所认定其研究“不存在违规”，并重新进行调查。目前，调查委员会并未就STAP细胞是否存在作出判断，称“需要等待科学的验证”。小保方晴子新型干细胞研究造假事件表明干细胞研究回到原有水平。干细胞研究前沿进展干细胞技术是生物技术领域最具有发展前景和后劲的前沿技术，其已成为世界高新技术的新亮点，势将导致一场医学和生物学革命。干细胞技术最显著的特征就是能再造一种全新的、正常的甚至更年轻的细胞、组织或器官。由此人们可以用自身或他人的干细胞和干细胞衍生组织、器官替代病变或衰老的组织、器官，并可以广泛涉及用于治疗传统医学方法难以医治的多种顽症，诸如白血病、早老性痴呆、帕金森氏病、糖尿病、中风和脊柱损伤等一系列目前尚不能治愈的疾病。干细胞生物学研究与应用几乎涉及所有的生命科学和生物医学领域,除了在细胞治疗、器官移植、基因治疗具有重要作用外,还将在新基因发掘与基因功能分析、新药开发、组织工程等领域发挥重大的影响。实现组织器官的修复和再生是临床医学研究人员和生物学家多年来梦寐以求的事情。1996年，当英国科学家利用动物体细胞克隆技术制造出克隆羊“多莉”时，人们看到这一梦想实现的可能。但随后由于“体细胞克隆技术”备受争议，政策等因素的限制，“人的体细胞克隆技术”在近十余年进展缓慢。于是，科学家又将目光转向基于干细胞的“细胞疗法”。干细胞不同于机体其他细胞之处在于，其具有自我更新、高度增殖、多向分化的能力。胚胎干细胞系离体培养可达数月，在特定条件下可以分化特异功能细胞，并最终形成组织、器官。干细胞的这种多向分化能力，以及其在再生医学上的应用价值，使人们再次看到了实现器官修复、组织再生的曙光。在制药行业，干细胞还可作为新药筛选的模型，进行毒理、药效试验。此外，研究干细胞的增殖以及细胞分化的调控，可以更深层次理解癌症发生的分子机制。这些研究价值与应用潜力让干细胞技术被人们寄予厚望。“干细胞的研究与应用”也被美国《科学》杂志评为上世纪十大技术发现，并名列榜首。胚胎干细胞具备分化成人体200多种细胞的“全能性”。已有研究报道，胚胎干细胞在特定条件下可以分化为心肌细胞、胰岛细胞、血管内皮细胞、肝细胞等特异功能细胞。而且，胚胎干细胞具有很强的增殖能力，它可以借助小鼠细胞饲养层连续培养数月。但是，胚胎干细胞目前主要来源于人工受精后早期发育的胚胎。虽然这些胚胎是辅助生殖的废弃物，并通过自愿捐献，但分离胚胎干细胞会毁灭胚胎的事实，使其研究备受伦理争议。成体干细胞体外培养相对困难，只能从外周血、骨髓、脂肪中搜集。而且，其“多能性”只能分化为特异组织细胞。这些因素限制了成体干细胞的临床应用。但由于其来源不涉及到“胚胎”这一伦理学的焦点，近年成体干细胞疗法较胚胎干细胞的研究更为迅速。2006年，日本科学家山中伸弥团队首先通过导入四种转录因子，使小鼠的成纤维细胞具备胚胎干细胞的表型和功能。山中伸弥因此获颁2012年诺贝尔生理学奖。由此，科学界提出“诱导多能干细胞”（iPS）的概念，即通过细胞内部重新编程，使成体干细胞具备胚胎干细胞的功能。全球的干细胞研究也开始步入新的时代。近年来iPS细胞研究取得了突破性进展，如建立了人类疾病特异的iPS细胞，借助锌指核酸酶和转座子等介导的转基因技术高效制备了无病毒的iPS细胞。从此iPS细胞的研究开始成为干细胞研究领域的热门，并且iPS细胞的来源也越来越广泛。利用iPS细胞诱导技术将终末分化细胞先诱导成iPS细胞，再进一步诱导成具有特定功能的细胞，如神经细胞、心肌细胞等，称为诱导性细胞。目前，研究者已经开始尝将iPS细胞应用于临床治疗。到目前为止，除了人之外，小鼠、大鼠、猴子、绵羊、猪的iPS细胞系均已建立。当然，目前iPS细胞的发生机制还不是十分明确，还有待深入了解，iPS细胞的诱导效率仍然很低，整个诱导过程相对繁琐，费用比较昂贵，达到商业化、大众化应用的地步还有些遥远，这一切都有待进一步研究和开发。参考文献：[1]李娜.”小保方晴子STAP涉嫌造假”引轰动[J].科技导报,2014,32(11):9.[2]谢宗睿.论文造假重创日本学术信誉[N].光明日报,2014-4-13(8):1.[3]李敏,黄旭东,马强,郭亚慧.干细胞研究进展及其应用探讨[J].绿色科技,2012,5(5):297-302.[4]刘爽,段恩奎.诱导产生多能性干细胞(iPS细胞)的研究进展[J].科学通报,2008,53(4):377-385.