Nature：STAP干細胞興衰始末，如何瞞天過海

　　今年一月份Nature發表的兩篇文章，曾被認為是干細胞制備的一次革命。文章指出，只要將已分化細胞置于壓力條件下，就可以將它們“重編程”成為多能細胞（可分化為任何類型的組織）。然而不久，人們就發現了文章中的漏洞，對這項研究的重復也均告失敗。文章的第一作者小保方晴子（Haruko Obokata）被判定存在學術不端的行為，而她所在的RIKEN發育生物學中心已面臨改組。最終，Nature在文章發表后的五個月終于將其撤回，但這一事件仍舊余波未息。

　　干細胞引起的“血案”

　　如果某件事美好得有點不真實，那么很可能它的確并不真實。隨著STAP文章的撤稿，一些日本研究者的聲譽也毀于一旦。這不禁令人想起了十年前韓國的黃禹錫事件。

　　黃禹錫事件之后科研誠信一度成為熱門話題，人們重新審視了作者的責任和研究單位的管理。Nature等雜志也保證會更徹底地審查來稿，Nature還就此發表了一篇社論。

　　一年后，俄勒岡健康與科學大學的Shoukhrat Mitalipov克隆了猴子的胚胎干細胞。當時Nature不僅對這些細胞進行了驗證，還將驗證結果隨論文一同發表。

　　今年一月，小保方晴子發表文章稱，僅通過物理壓力或酸浴就能將小鼠細胞轉變為胚胎干細胞狀態，這一技術名為STAP（stimulus-triggered acquisition of pluripotency）。許多人對此感到不可思議，一些科學家甚至指出，他們只是因為共同作者的名聲才勉強接受，這些共同作者都是干細胞研究和克隆領域響當當的專家。

　　然而很快這兩篇文章就被攻擊得體無完膚，文章存在剽竊、圖片處理、圖片重復使用等諸多問題，遺傳學分析也顯示，研究所生成的細胞名不副實。此外，目前還沒人能夠重復整個實驗。

　　現在再去看這兩篇文章，支持STAP細胞的證據非常薄弱。人們不禁要問，當年黃禹錫事件的教訓都到哪兒去了，說好的防范措施在哪里。

　　這一場STAP風波已經成為了新的反面教材，被不少實驗室拿來教育自己的學生和工作者。而Nature的新聞團隊（獨立于論文審查和發表團隊），嘗試找出STAP論文能夠瞞天過海的原因，并從中總結出經驗教訓。

　　STAP的源起

　　STAP神話的植根于十多年前提出的一個爭議性理論。2001年，Brigham and Women醫院的Charles Vacanti聲稱，自己在幾乎每一種哺乳動物組織中都找到了“像孢子一樣的細胞”，這些細胞具有多能性，似乎處于休眠狀態等待著激活。

　　2006年Vacanti告訴Nature新聞團隊，自己已能大量培養這些細胞，但還不能證明其多能性。他把這項工作交給了小保方晴子，她2008年作為研究生加入他的實驗室。

　　證明多能性往往要將細胞注射到發育中的小鼠胚胎，形成嵌合體。這個實驗比較有難度，小保方晴子需要找人幫忙。她通過Google找到了CDB的著名小鼠克隆研究者Teruhiko Wakayama，并于2011年去他實驗室做了訪問學者。經過數百次失敗，她和Wakayama放棄了成年小鼠，轉而從新生小鼠獲得細胞，這時實驗似乎獲得了成功。

　　Vacanti和小保方晴子認為，是分離過程的壓力條件成就了細胞的多能性。據小保方晴子說，自己是在洗澡的時候想到的。在RIKEN，她對新生小鼠的脾細胞施加酸性壓力，并與Yoshiki Sasai和Hitoshi Niwa合作檢測細胞的轉變。Yoshiki Sasai和Hitoshi Niwa都是頗有聲望的干細胞生物學家。

　　小保方晴子的研究在Nature發表之后，她很快在日本名聲鵲起。媒體事無巨細地報道她實驗器材上貼的卡通，以及她做實驗時身著的日式圍裙。然而，在四月一日RIKEN調查組認定了小保方晴子的造假行為，隨后她的共同作者們陸續撤銷了對文章的支持。盡管RIKEN還在進行驗證，但兩篇文章已經被撤回。

　　STAP為何能瞞天過海

　　批評家們指出，STAP文中的許多錯誤是可以事先發現的，例如那17行剽竊的文字。為什么這樣的論文能夠得以發表呢？

　　絕大多數雜志使用CrossCheck來檢測是否存在剽竊，它可以在大約四千萬已發表的文章中進行比對。Nature的編輯們也采用了這樣的技術，但遭到剽竊的段落出自In Vitro Cellular & Developmental Biology — Animal，這本雜志當時并未錄入CrossCheck。此外，就算CrossCheck時出現了匹配也不一定論文就不能發表，只要注明出處，許多復制文段并不會構成剽竊。

　　不過，剽竊并不是STAP最大的問題，圖片處理才是致命傷。小保方晴子將不同實驗的電泳圖拼接起來，并且使用了自己博士論文用過的畸胎瘤細胞圖像。

　　圖片處理也是可以檢測出來的，現在各大雜志也在加緊這方面的核查。EMBO旗下的雜志，會對每篇文章中的圖片進行分析，通過改變對比度、顏色等屬性讓人為操作現出原形。據EMBO統計，大約有20%的來稿存在圖片處理的痕跡。而Journal of Cell Biology雜志也在篩查中得出了類似的比例。當然，圖片處理并不會直接被打成作假，例如有時拼接圖片是為了更簡明地呈現數據，或者說讓圖片“更漂亮”。

　　與此相比，重復使用不同來源的圖片就比較難發現。交叉比對文獻中的圖片，需要高性能的搜索算法，甚至可能要用到超級計算機。這一技術已經被討論了很多年，但一直沒有什么進展。

　　對于文章中的圖片，Nature及其子刊采取的是隨機抽查策略。Nature發言人稱，因為資源有限無法核查每一張圖片，而STAP論文的圖片就沒有經過檢查。據悉，Nature正打算增加抽查的數量。

　　對于非同尋常的成果，圖片和內容檢查顯然是不夠的，還需要獨立的遺傳學分析。2007年，Nature就在發表Mitalipov的成果之前進行過這樣的分析。然而這一過程“拖了好幾個月，” Mitalipov說，于是他后來的文章就選擇到Cell去發表。

　　共同作者們怎么了

　　Nature并沒有披露編輯和作者之間的交流，不過主編Philip Campbell指出，兩篇STAP文章涉及了四個獨立的團隊，“我們理解為這項工作已經得到了獨立性的重復”。而且在受到質疑的初期，共同作者們也都聲稱看到了重復性的結果。

　　Sasai說自己的實驗室目睹了STAP細胞的生成。但實際上他只要求小保方晴子重復了STAP過程的第一部分，Oct4蛋白的表達。他聲稱自己當時沒有考慮到“這些細胞與STAP干細胞之間的差距。”（Nature新聞：日本干細胞研究深陷造假疑云）

　　Wakayama曾說自己“獨立”制備了STAP干細胞。一開始，他在發給Nature新聞團隊的e-mail中寫道，“在RIKEN我獨立獲得了（STAP細胞的）成功，我知道結果是絕對真實的。”但后來他意識到，自己的重復并不完全獨立，小保方晴子參與了整個實驗“監控每一步”。他因為到山梨大學就任新職位，并沒有驗證細胞，也無法排除細胞被調換或污染的可能性。

　　在共同作者中，最令人困惑的是Vacanti。就在STAP論文發表后的一周內，他給New Scientist雜志發去了自稱是人類STAP細胞的圖片。鑒于STAP未能被重復，二月中旬他告訴Nature新聞團隊：“不應該有任何困難。我能做到，其他人也應該能做到。”三月中心，他在網絡上發布了制備STAP細胞的一系列小竅門，稱這一技術“無視所用的細胞類型”。然而，到目前為止他再未提出任何STAP細胞的新證據。七月二日他發表聲明指出，他因為文章中存在錯誤同意撤稿，但他相信STAP的“核心理念”將會得到驗證。

　　反思與警醒

　　對于許多干細胞研究者來說，最令人震驚的事莫過于Niwa、Sasai和Wakayama居然參與了如此混亂的工作。身為共同作者他們本應確定這項研究的可重復性，因此他們理當在STAP事件中承擔相應的責任。也有人對這些共同作者表示同情， 科研工作中應當有足夠的信任，不然就整個系統都站不住腳，你總不能每一步都盯著別人吧。

　　也有研究者指責Nature審查不嚴，沒有進行驗證就急匆匆地將結果發表。但主編Campbell回應道，“Nature并未降低自己的監管標準”。

　　對于干細胞研究者們來說，STAP細胞已經成為了黃禹錫之后的又一則警世故事。Scripps研究所的干細胞生物學家Jeanne Loring說，這一事件提醒自己做好實驗記錄的重要性，另外與人展開合作時也要更加謹慎。

　　“在科研領域名譽就是一切，”加州再生醫學研究所的主席Alan Trounson指出，“名譽的喪失是極難挽回的。”