科学家指出被污染细胞系使生物医学遭受严重损失

许多被广泛研究的细胞系继续被科尔奇背后的海拉癌细胞淹没。照片来源:JOANNA B PINNEO

我希望我的工作是朝着正确方向前进的额外动力。我们都希望文件金字塔能建立在坚实的基础上。

"我称自己为校正器。"科罗拉多大学的遗传学家Christopher Korch说。他渴望纠正的是困扰生物医学研究半个多世纪的问题——实验室细胞培养的污染。在过去的15年里，科尔奇声称78个广泛使用的细胞系最终被证实充满了其他细胞。甲状腺细胞系实际上是由黑色素瘤细胞组成的，前列腺组织被膀胱癌取代，而正常的子宫培养细胞被证明只是乳腺癌。所有这些都使人们质疑无数的基础生物学和疾病研究。

经过一年的密集数据收集和分析，科尔奇认为，他第一次开始量化被污染的细胞系给科学事业造成的损失。“我们正在审查数万篇已发表的论文、数百万篇期刊引文以及潜在的数十亿美元研究资金。”

一些看过科尔奇撰写的白皮书初稿的科学家被它感动了，并开始推动变革。"科尔奇博士的分析给我印象最深的是，这个问题比我预测的更普遍。"华盛顿大学微生物学家方铁说。

方是《感染与免疫》杂志的编辑。他说，他将把Korch的结果提交给美国微生物学会的领导，该学会出版了13种期刊。然而，方提醒道:“并非所有使用错误识别的细胞系的研究都意味着浪费努力。”一些研究可能仍然获得有用的信息。

科尔奇说，他的目标是“让每个人都了解这个问题的巨大影响，并吸引科学家、资助机构、期刊和大学的注意。”

大约20%的细胞系已经被污染

1995年，在瑞典、法国、挪威和美国进行了几十年稳定但平凡的基因研究后，科尔奇来到了科罗拉多州的奥罗拉。很快，Korch被要求管理科罗拉多大学的基因测序设备，并成为世界领先的分析细胞系以确定其真正基因身份的专家之一。

70岁的科尔奇使用一种叫做短串联重复分析的标准方法来研究特定的基因序列。这项技术长期以来被联邦调查局和其他执法机构用来从留在犯罪现场的血液和其他组织中识别基因。同时，它也被用来区分不同个体的细胞系。

"克里斯托弗绝对是犯罪现场调查中的科学英雄。"科罗拉多大学癌症中心的创始人保罗·布恩说。作为测序中心的主任，布恩说:“克里斯托弗完全可以毫无阻碍地*追求他迷人的事业。”

细胞系被认为保留了原始组织的特征，并被用作生理活体试管来研究基础生物学和生物医学领域中最重要的问题，例如癌症和正常组织对药物的反应。然而，细胞系的不朽既是它的巨大优势，也是它最明显的弱点。这一特性使得实验可以一遍又一遍地重复，以证实一个发现。然而，当这些相同的细胞系经过不同的人和实验室几十年后，它们将被其他细胞污染。入侵者将比原始细胞生长得更快，并最终完全取代真正的实验室培养细胞。根据他自己和其他研究者的研究，科尔奇估计大约20%的细胞系已经被污染。

大多数研究者忽视或否认这个问题。20世纪70年代，生物学家沃尔特·尼尔森·里斯尽最大努力“揭露”假细胞系，并推动正常鉴定。然而，他的努力遭到了诋毁，最终迫使他完全离开了科学界。从那以后，细胞生物学家罗兰·纳多承担起了战斗的重要任务，强烈谴责期刊和资助机构不要求对细胞系进行测试以验证其身份的做法。然而，他也没有取得什么进展。

量化损失

现在科尔奇加入了这场辩论。2012年，他参加了国际细胞系鉴定委员会(ICLAC)，这是一个由20名科学家组成的全球志愿者组织，旨在清理有关细胞系的相关文献。该中心由澳大利亚细胞生物学家阿曼达·卡佩斯·戴维斯主持。其成员通过电话会议开会，并发表关于细胞培养实践的文章，以尽量减少污染风险。与此同时，他们在PubMed Commons网站上给假手机添加了评论。这是一个在线工具，允许科学家在国家医学图书馆(PubMed)的任何摘要下添加评论。拉丁美洲和加勒比理事会成员还向试图“识别”细胞系的期刊和科学家提供帮助。

自2013年以来，科尔奇也开始量化错误识别的细胞系的损失。他的第一个案例研究是HEp-2和INT 407。前者被认为起源于1955年的喉鳞状细胞癌样本，而后者是在1957年从两个月胚胎的空肠和回肠培养的。1967年，遗传学家斯坦利·加特勒发现这两种细胞系是生物学领域中研究最多的肿瘤细胞系——海拉细胞。当它们第一次被培养时，它们已经被污染并替换了原始细胞。然而，HEp-2已被广泛用于研究喉癌，而INT 407被广泛用作正常肠细胞的模型。

在将实验室时间缩短至一周或两天后，科尔奇将在明年的大部分时间里呆在家里，收集并量化堆积如山的数据，以估计科学文献中两种受污染细胞系留下的“足迹”。他发现每个细胞系都有多个别名。一旦他们掌握了所有的迭代，科尔奇将在PubMed、谷歌学术以及美国微生物学会和埃尔塞维尔等出版商的许多期刊数据库中寻找它们。他发现HEp-2已经在5700多篇发表的论文中以喉癌的名义被使用。INT 407在1300多篇发表的论文中被用作对正常肠细胞的欺骗。

然而，方认为，在某些情况下，错误的鉴定不会危及研究成果。"第一篇描述沙门氏菌如何侵入宿主细胞的论文是使用INT 407细胞产生的."方说INT 407被认为是细菌攻击肠道细胞的理想模型。"这是沙门氏菌领域最重要的论文之一，被引用了600多次。"虽然他们是细胞，不是肠细胞，方并没有看到任何质疑上述论文结果的理由。

唤醒科学界

在其他情况下，细胞的身份至关重要。去年10月，《当代微生物学》杂志发表了一项基因研究，该研究导致另一种食源性病原体单核细胞增生李斯特氏菌侵入细胞。这项研究比较了单核细胞增生李斯特氏菌如何侵入三种不同的细胞系:INT 407、HEp-2和海拉。事实上，这项研究对单一宫颈癌细胞系海拉进行了三次测试。

“我们已经使用了3种不同的细胞系，并希望找到一种能在许多组织中发挥作用的共同机制。”波兰华沙大学参与这项研究的研究员拉多斯瓦夫·斯塔豪亚克说:“我已经意识到一些细胞系有问题，尤其是INT 407，但我不知道问题的严重性。”他继续重复许多科学家经历的困难时期，承认细胞系是假的。“我不得不承认，考虑到不同的外貌甚至生长条件，很难接受所有这些细胞系都是海拉的事实。因为结果显示我们只在海拉细胞系中进行了测试，我们不确定这种机制是否仅限于海拉。”斯塔豪维克联系了“当代微生物学”，并要求对论文进行修改。

然而，科尔奇发现，即使科学家知道他们最喜欢的细胞系被污染了，他们仍可能继续研究它。典型的例子是ECV304，它被认为是血管细胞的理想模型，因为它被认为来自脐静脉样本。事实上，由德国生物样本库DSMZ的遗传学家威廉·德克斯领导的一个小组在1999年发现，ECV304是膀胱癌。自那时以来，已经发表了1000多篇关于ECV的论文。2011年，两名研究人员在给《生物化学杂志》的一封信中解释了为什么他们坚持使用细胞系。佐治亚医学院的温-成雄和他的同事承认对ECV的认识有误，但同时表示膀胱癌细胞具有血管等内皮组织的特征。因此，他们得出以下结论:在缺乏理想模型的情况下，我们认为ECV304细胞在内皮功能的研究中仍然是有用的。

科尔奇关于成本的最新研究能唤醒科学界半个世纪的惰性吗？“国家卫生研究院的科学家们都认为这是一个严重的问题，现在是真正解决它的时候了。”美国国立卫生研究院国家综合医学研究所所长乔恩·洛施(Jon Lorsch)评论了科尔奇的分析论文，他说。

最终，所有这些努力让科尔奇保持乐观。"事实上，我看到‘水闸’开始打开了."他说，“世界各地的科学家都开始要求再现性。我希望我的工作是朝着正确方向前进的额外动力。我们都希望文件金字塔能够建立在坚实的基础上。”(宗华)

《中国科学日报》(第三版国际版，2015年3月30日)

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