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干细胞研究进展及科学话语权之争

已有 5426 次阅读 2009-8-28 23:30 |个人分类:生活点滴|系统分类:科普集锦|关键词:学者| 干细胞, 克隆, 黄禹锡, 判刑, 科学话语权

克隆猴、基因鸡尾酒和黄禹锡事件

——干细胞研究进展及科学话语权之争

方益昉 叶剑

          2007年11月14日,英国著名的科学刊物《自然》周刊在其网站上发表了一篇来自美国的科学论文,不声不响地爆出了一条为全球瞩目的科学消息:美国科学家率先克隆出了人类的灵长动物表兄弟猴子的早期胚胎。这意味着自克隆羊多利降生以来就令世人无限遐想的克隆人,已经离我们越来越近了。

   十年克隆路:从绵羊到猴子

     文章的作者团队成员主要来自美国俄勒冈健康与科学大学(Oregon Health && Science University)。由米塔利波夫(S. M. Mitalipov)领导的这一研究小组先从一只名叫“塞莫”(Semos)的9岁公猴身上提取了皮肤细胞,再从一些母猴体内提取卵子。接下来,研究人员把卵子细胞核里的遗传物质剔除,然后把公猴皮肤细胞的细胞核通过核移植技术,转移到这些卵子中,最终培育出猕猴的早期胚胎,并从克隆胚胎中提取胚胎干细胞成功建立了两个胚胎干细胞系,从而获得了可无限传代取之不竭的胚胎干细胞。这些胚胎干细胞中的遗传物质与塞莫的几乎完全相同,所以可根据医疗目的移植到塞莫体内,替代发生病变的原有组织或器官,而丝毫不会导致异体器官移植的排异反应恶果。这样一种通过体细胞克隆得到干细胞的治疗性技术路线,就是医疗应用前景广阔的“治疗性克隆”。

     在此之前,建立干细胞系的治疗性克隆战略唯一的一次成功发生在老鼠身上。虽然羊、老鼠、猪、马、狗和猫等动物此前相继被克隆,但包括人在内的灵长动物克隆,还迟迟没有成功,科学家甚至都有些悲观情绪了。一项新技术从产生到成熟,乃至搞清机制,往往需要几十年的时间,而建立干细胞系或克隆动物这样的技术的成熟则更加困难,因为影响细胞发育的因素实在是太复杂了。比如,核移植过程中要保证遗传物质的完整性、保持卵子的活力,移植后要保证细胞回复到初始状态,发育起始和发育过程中的各种细胞内外环境条件也千差万别。而目前对高度分化的体细胞核逆转到发育初始、基因组重新编程开始发育这些机制,更是几乎一无所知。因此,哪怕是绵羊、老鼠等已经成功产生的克隆动物,实验成功率都相当低,别的研究者要重复出来更加困难。加之不同门类动物的发育过程也不相同,在一种动物克隆中获取的一些成功经验,难以保证克隆另一种动物的成功。米塔利波夫曾表示,克隆灵长类动物比克隆其他动物难的原因之一,似乎是克隆灵长类胚胎的细胞周期必须完美地与代孕母亲的生理周期同步。由此看来,克隆很大程度上几乎仍是一个未知的领域,科学家几乎是盲人摸象般在进行黑箱操作:把细胞核扔进卵子这个黑箱,尽量提供一些能够想到的条件,然后就祈祷箱子里蹦出个活物来。少数成功的例子,几乎都属于撞大运式地摸到了大象的一条尾巴,或是几根毛发。

     米塔利波夫历时十余年,前后总共实验了一两万次之后,最终才用304个卵子获得了猴子的两个克隆胚胎干细胞系。他们的技术创新主要是对核移植技术进行了改进。核移植的第一步是把卵子里的染色体去掉,以往一般用荧光染料将染色体染色,然后在紫外线下显像进行定位,并用毛细管将染色体吸出。米塔利波夫发现染料和紫外线都会损伤卵子,他们采用一种更加温和、先进的偏振光成像系统,对纺锤体及相联系的染色体进行定位和去除。纺锤体是由一组纺锤丝组成的微管系统,而这些纺锤丝的一端拴在染色体上,染色体在细胞核里的运动就依靠纺锤丝的牵引。

     虽然该研究组在2007年4月的克隆猴试验已经宣告失败,胚胎移植入代孕母亲子宫中三五天之后就停止了发育。但是,既然得到了早期胚胎,那么得到克隆猴也就快了。克隆技术进展到了这一步,任何人都不得不把思维略做一点延伸:人类的克隆似乎真的只有一步之遥了。当多年的狂想终于突破了最大的技术难关,就好像是战斗机的速度终于突破了音障,前路碧空如洗、一马平川,整个世界都安静了。

   黄禹锡:究竟是骗子还是英雄?

     这不由得令人又要想起韩国的克隆英雄黄禹锡。根据2006年1月10日首尔大学调查委员会公布的最终调查结果,虽然认定黄禹锡2004年与2005年发表在美国《科学》周刊上的有关治疗性克隆的干细胞研究成果属于造假,但对他培育出首例克隆狗的实验结果,科学界仍然没有否认。

     但仅仅就在一年多时间之后的2007年8月2日,美国《时代》周刊科学专栏对当天发表在《细胞干细胞》(Cell Stem Cell)杂志的一篇论文,发出了及时的科学报道和评论:黄禹锡事件获得意外进展。《时代》周刊的美籍韩裔专栏记者爱丽丝·朴(Alice Park)一直在跟踪报道该事件。《细胞干细胞》是顶级生物学杂志《细胞》2007年才创办的子刊,也是国际干细胞学会的会刊。这一次,由哈佛大学教授达利(G. Daley)领衔的研究团队在《细胞干细胞》杂志上的文章表明:2004年黄禹锡博士发表在《科学》上的成果,已被他们确认,黄禹锡建立干细胞系的方法很可能是一项历史性的创举。达利教授表示,他们研究了黄禹锡论文中报道的那些干细胞系,发现其中有些不是来源于核移植体细胞克隆,而是通过另一条“单性生殖”技术路线产生的,也就是说是通过对未受精的卵细胞进行单性培育得到的,它们的细胞遗传特性与卵子提供者的细胞一致,与通过治疗性克隆得到的干细胞一样,可用于对供体的细胞移植。达利教授等人的论文正式确认了这一获取干细胞的新方法。

     让我们重新梳理一下黄禹锡辉煌而又跌跌撞撞的研究历程。

     1999年,培育出体细胞克隆牛。

     2002年,培育出体细胞克隆猪。

     2004年2月,在《科学》周刊发表论文,宣称从克隆人胚中提取胚胎干细胞,建立了人胚胎干细胞系。

     2004年5月,《自然》周刊披露,黄禹锡两名助手的名字在捐献卵子名单上。因涉及伦理争议,黄禹锡否认这一报道。

     2005年5月,在《科学》周刊发表论文,宣称建立了世界首例与供细胞核患者的体细胞遗传物质一致的人类胚胎干细胞系。

     2005年6月,韩国文化广播公司接到举报说,黄禹锡的研究违反伦理准则,《科学》周刊上的论文也有造假嫌疑。

     2005年6月24日,韩国最高科学家委员会会议全票通过,黄禹锡当选为韩国首位“最高科学家”。

     2005年8月,培育出世界首只克隆犬“斯纳皮”,成果发表在《自然》周刊上。

     2005年11月13日,黄禹锡的重要合作伙伴、美国匹兹堡大学教授夏腾(G. Schatten)宣布,因黄的研究小组涉嫌伦理问题,决定停止与黄的一切合作。

     2005年11月24日,黄禹锡承认存在伦理问题,宣布辞去所有公共职务。

     2005年12月18日,首尔大学介入调查。

     2005年12月23日,首尔大学发表调查报告称,《科学》周刊论文报道的11个干细胞系,有9个的实验数据系伪造,黄禹锡随后辞去首尔大学教职。

     2006年1月10日,首尔大学调查委员会公布最终调查结果,黄禹锡研究小组2004年与2005年发表在《科学》周刊上的干细胞研究成果属于造假;除成功培育出全球首条克隆狗外,黄禹锡所“独创的核心技术”无法得到认证。

     2006年1月12日,《科学》周刊正式宣布,撤销黄禹锡等人两篇被认定造假的论文,距离首尔大学介入调查仅仅25天。

     ……

     2007年8月2日,达利教授的《细胞干细胞》论文为黄禹锡间接平反。

   “基因鸡尾酒”:调配出更加美味的干细胞大餐

     达利教授在自己的论文发表后曾不无惋惜地对记者表示,2005年,巅峰时期的黄禹锡还没来得及认识到自己科研内容的价值,就已被搞得焦头烂额,根本无法顾及科研数据的分析,制定下一步科研方向。而同时,许多西方学者却已经看到了一丝曙光。黄禹锡没有想到,自己的干细胞竟然是卵子单性生殖的结果。只要在当时认识并报道了单性生殖获取干细胞的成果,他的工作将遥遥领先,因为这是区别于体细胞克隆的一条全新的获取干细胞的技术路线。

     就在人们还沉浸在对黄禹锡的惋惜中时,干细胞研究又产生了革命性的进展。2007年11月21日,《科学》周刊和《细胞》杂志在自己的网站上,同时报道了美国和日本科学家相似的创新——用类似调制基因鸡尾酒的方法,把几种基因一起导入细胞,获得了胚胎干细胞。这成为继体细胞克隆、单性繁殖之后的第三种方法。干细胞研究,真的是一日千里啊!

     在通过体细胞克隆获取胚胎干细胞这种方法诞生之前,干细胞研究主要依靠从体外授精的多余胚胎中提取干细胞,因为要损毁胚胎而饱受伦理道德谴责。十年来克隆方法一枝独秀,没想到在十年后克隆方法取得重大突破之际,其他方法也井喷式地诞生了。

     干细胞是一种“原初”类型的细胞,具有分化成各种组织细胞的潜能,成体身上的各种细胞都是早期胚胎中的原初细胞不断增殖和分化的结果。因此,一旦某些组织和器官出了问题,人们可以取出自己的体细胞,想办法让它们回复到胚胎时期的干细胞状态,再输入到病变组织,通过干细胞的增殖和分化重建病变组织,或在体外培养分化成实体器官再植入体内。因最初的来源就是自己的细胞,不会出现排异反应。

     不论是体细胞核移植还是单性繁殖,目的都是让成体细胞回复到未分化状态。这是一个发育逆转的过程。相对于这两种方法,那两组调酒师科学家的方法要简洁许多。他们从基因着手,各自选择了四种可以刺激细胞基因组使之回复到原初状态的“返老还童”基因,把它们组合调配在一起,导入逆转录病毒中。逆转录病毒是基因治疗中一种运载基因的工具,它可以像病毒感染细胞一样结合到细胞上,将携带的基因注入细胞。通过这个摆渡工具,那些具有调节作用的“返老还童”基因就进入了细胞,诱导细胞回复到原初状态。这其实也是一种“基因治疗”策略:一般的基因治疗是将具有治疗作用的基因导入细胞进行表达,而“鸡尾酒”方法导入的则是“返老还童”基因。

     这种方法拥有毋庸置疑的优势。相对而言,克隆方法需要耗费大量的人力物力,且成功率非常之低。而美、日两个“调酒师团队”的成功率已经分别达到了1/5000和1/10 000,用这种方法处理一万个细胞就能得到一两个干细胞系,也就是说一次实验就可以轻松得到几个干细胞系。而且,科学家还在继续着更精彩的表演:2007年12月6日,也就是“鸡尾酒”文章发表半个月之后,《科学》周刊又在网上发表了一篇美国科学家的论文——采用类似方法诱导产生小鼠的胚胎干细胞治疗小鼠的镰刀型贫血病。具体而言,这个小鼠是镰刀型贫血病的模型小鼠,有基因缺陷。科学家从它的尾巴上提取细胞,用类似“鸡尾酒”的方法诱导成为胚胎干细胞,然后用正常的基因把其中的缺陷基因替换掉,输入小鼠体内。12周之后,相对于对照组小鼠,那些经过治疗的小鼠体内正常的红细胞增加了。这是一个干细胞治疗非常成功的案例。

     当然,这种方法也有弊端:逆转录病毒这个运载工具毕竟是病毒,万一它们在细胞里进行病毒复制,可能诱发肿瘤。但是,基因发挥调节功能一般都是通过相关的化学小分子实现的,因此可以预期,以目前这个领域的发展速度,在不久的将来,科学家应该可以对这种方法进行改良:只需给细胞添加一些可诱导发育逆转的小分子药物,就能启动发育逆转的开关,得到人们自己的干细胞。

   伦理之争还是科学话语权之争

     再回到黄禹锡事件。从被宣布作伪,到被同行重新认识,仅仅相隔不到600天。而时至今日,如果到《科学》周刊的网站上去查阅黄禹锡的那两篇论文,电子版论文篇名上面那行刺眼的红字依然存在——“这篇文章已被撤销”。到底是什么原因,让今天成为《时代》周刊新闻明星的,不是黄禹锡,而是达利?

     不由得又要想起一个人,“巴尔的摩事件”的主角巴尔的摩(D. Baltimore)教授,1975年诺贝尔生理学或医学奖得主之一,他因发现逆转录酶能将核糖核酸(RNA)逆向转录为脱氧核糖核酸(DNA)而获诺贝尔奖,时年37岁。

     《科学》、《细胞》等学术名刊一向对大牌教授的论文争议和撤稿事件相当慎重,动辄争论数年,很少屈服于一边倒的舆论影响。其中最为著名的事件,就要算巴尔的摩事件。1986年4月,当时任美国洛克菲勒大学校长的巴尔的摩教授,与其麻省理工学院的合作者嘉莉(T. I. Kari)教授一起,在《细胞》杂志发表了一篇有关基因重组小鼠的论文,文章数据完整,程序清晰,结论合理。一个月后,嘉莉的同事、博士后欧图勒(M. O′Toole)在仔细阅读实验原始记录后,发现论文中的关键数据无法在原始记录中找到,于是她对嘉莉教授提出指控。学校认为此事属记录有误,不算作假。欧图勒不服,继续向国家卫生研究院(NIH)控告,但《科学》、《自然》、《细胞》等权威杂志都拒绝刊登批评文章,巴尔的摩也拒绝撤回论文。到1988年,官司打到了国会。巴尔的摩教授在公开信中担保嘉莉教授的人品与工作,并反击NIH调查小组恶意干涉科学研究行为。直到1991年,国会和联邦经济情报局的独立调查结果都表明:实验的日期与嘉莉教授记录的不一致。于是,巴尔的摩教授承认为嘉莉教授辩护错误,辞去校长职务,并撤回论文;嘉莉教授则被禁止10年内不得获取联邦经费资助。直到1996年,NIH的另一个独立调查小组推翻了对嘉莉的全部19项指控,嘉莉教授重新获聘任教,巴尔的摩随后出任加州理工大学校长。前后10年,澄清事实。

     以25天对10年,《科学》在黄禹锡事件中的双重标准和处理手法形成了一个显著的对照。笔者把巴尔的摩事件搬出来,并不是想翻旧账去评判巴尔的摩这位出色的生物学家的是非短长,而只是想说明,对于这一次科学伦理的争议,掩盖在对科学家的科学方法和研究结果的争论下面的,实质上是东西方两大科学共同体面对数据、结论、荣誉、专利、市场乃至地球控制权的正面碰撞。从学术话语权之争到市场控制权之争,从个人道德伦理约束到科学共同体利益行为伦理之争,只有一步之遥。这就是话语权啊!

      毛主席的话,一句顶万句,句句是真理。这就是话语权啊!《《科学》、《自然》、《细胞》等权威科学杂志大都掌握在欧美人手中,他们无疑拥有绝对的话语权。虽然近些年在上面发表文章的东方科学家越来越多,但总体而言在那些顶级杂志的作者群中还只占极小一部分。从科学家个人来说,如果要说那些杂志对东方科学家或发展中国家的科学家一点歧视也没有,可能只有欧美科学家才会硬着头皮点点头。从科学共同体来说,西方世界是科学的正统,东方世界是科学的后进地区,水平差距岂止是一点点。

     小平同志说得好,科学技术是第一生产力。当今世界科学的竞争,岂止是科学家个体之间或科学共同体之间的竞争,早已上升到了国家利益和大集团利益层面了。可以毫不夸张地说,谁控制了先进科学技术,谁就控制了未来世界。21世纪是生命科学的世纪。目前在发达国家,生物技术产业的年增长速度估计在20%左右,而整个世界经济增长速度平均只有2.5%左右。2005年,美国的生物技术产业总收入已达到507亿美元。预计到2025年,生物技术相关产品将贡献美国GDP的20%。可见生物技术对经济的超强推动力。

     虽然西方世界在生命科学领域优势很大,但以日本、韩国、新加坡和中国为代表的东方世界正在奋起直追,纷纷制定宏伟的计划,要去生命科学大蛋糕上抢一块。克隆和干细胞研究正是令西方科学共同体比较闹心的一个领域。自1950年代DNA双螺旋结构发现以来,宗教、哲学与科学的较量从来没有消停过。与人工流产法案在联邦政府、议会和联邦最高法院一再被否决相似,克隆和胚胎干细胞研究在美国难以获得联邦资助。1997年3月4日,克林顿签署法令“禁止联邦政府机构拨款资助人体克隆试验”,此法案10年来对全美所有的克隆研究关上大门。而新加坡、韩国、中国等在这个领域的开放姿态,令西方的人才、技术和项目逐渐转移与流失,这成了西方科学巨人的世纪初之痛。面对东方高举得治疗性克隆大旗、如火如荼的胚胎干细胞研究,美国近年已将该法案修正为对已建立的十几株胚胎干细胞研究予以有限的联邦资助。东西方竞争趋于白热化。历史赋予了东方一次机会,至少可以在有限的领域内与西方叫叫板。

     黄禹锡从1990年代开始涉足克隆领域,个人的努力加上举国战略的捧扶,一步一个脚印地走过来,成了韩国的民族英雄,风光无限。仅在2005年,他就获得了2650万美元的政府拨款。他直接领导着45名同事,而整个研究团队拥有183位科学家,分布在国内外数十个科研机构,包括一个美国实验室。总统科技顾问朴基荣也是他《科学》论文的共同作者,可见韩国政府兴举国之力大办克隆实验的决心。欧美一直是当代科学的中心,这次居然被东方占据了先机,当然不会善罢甘休。卵子捐献事件、作假事件,西方世界运用自己掌握的话语权,以草率的作假结论,轻松地就把黄禹锡的武功废了。《科学》周刊在首尔大学宣布调查结果后,立即宣布撤稿。其主编肯尼迪(D. Kennedy)在声明中反复强调,稿件撤除的最终证据是基于首尔大学的调查报告。而在论文的合作者中,还有一位是美国的夏腾教授。遗憾的是,作为该项目的主要负责人之一,夏腾教授在出事之后应该独立确认过实验方法和结果,但他的沉默,无疑是科学西方中心主义意识的一个个体范例。

     于是,就在黄禹锡被废掉不足600天之后,达利教授功成名就;就在不足700天之后,克隆猴子胚胎出笼,“基因鸡尾酒”上桌。而这三项突破,都归功于美国科学家,虽然日本科学家也分得一杯羹。虽然韩国政府在封杀黄禹锡之后又制定了更为宏伟的发展计划,野心勃勃地要在2015年进入世界干细胞研究三强,占领全球市场的15%,黄禹锡也在得到民间资助后于2006年8月召集旧部重树大旗,并已在一年多时间里发表了20余篇SCI文章,但西方科学家可以说兵不血刃就迅速抢占了克隆和干细胞研究的几个制高点,重新巩固了研究话语权。

     大到国家集团之间,小至科学家个体之间,话语权问题都不容回避。克隆研究中的另一件事情,同样是一个经典的例子。2006年3月8日,英国《每日电讯报》报道说,“克隆羊之父”维尔穆特承认,第一只克隆动物多利羊的研究成果大部分不属于他,他只是培育多利过程中的一个监督人,并未掌握任何技术或操作任何实验。他之所以在论文中以首席作者出现,是事先与同事坎贝尔(K. Campbell)博士协商的结果。这个在研究所拥有话语权的“监督人”,“协商”搞定负责具体实验的坎贝尔并不是难事。至于克隆动物的科学设想,他则涉嫌剽窃和侵吞了印度裔同事塞恩(P. Singh)的思想,并在事后将塞恩赶出了研究所。据说,维尔穆特曾表示,他难以接受克隆动物的设想出自一个亚裔学者这样的事情。更耐人寻味的是,就在“基因鸡尾酒”方法横空出世之时,由于相对克隆方法具有很大的技术优势和应用前景,维尔穆特公开宣布放弃克隆人类胚胎研究。独领十年风骚,如今克隆这山头不再风光无限好,轮到其他山头的兄弟们说话了。

     当地球已经成为一个村庄,当东方和西方站在太平洋两岸,不要忘记,2000年前柏拉图曾经告诉我们,中间有过一个太平洲,我们曾经有一架桥梁,人类可能来自同一个地方。

  原载《科学》2008年第2期



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