Приобретение плюрипотентности, вызванное стимулом

Приобретение плюрипотентности, вызванное стимулом ( STAP ), было предложенным методом создания плюрипотентных стволовых клеток путем подвергания обычных клеток определенным типам стресса, таким как применение бактериального токсина, погружение в слабую кислоту или физическая травма. Этот метод получил известность в январе 2014 года, когда исследования Харуко Обоката и др. был опубликован в журнале Nature . В течение следующих месяцев все учёные, пытавшиеся повторить её результаты, потерпели неудачу, и возникло подозрение, что результаты Обокаты были результатом ошибки или подтасовки . Расследование было начато ее работодателем RIKEN . 1 апреля 2014 г. RIKEN пришел к выводу, что Обоката сфальсифицировала данные для получения результатов. 4 июня 2014 года Обоката согласилась отозвать документы. 5 августа 2014 года Йошики Сасай — руководитель Обокаты в RIKEN и один из соавторов документов ячейки STAP — был найден мертвым на объекте RIKEN после очевидного самоубийства через повешение.

STAP был бы радикально более простым методом генерации стволовых клеток, чем ранее исследованные методы, поскольку он не требует ни переноса ядра , ни введения факторов транскрипции .

Обзор

Харуко Обоката утверждала, что клетки STAP были получены путем воздействия на CD45. ⁺ клетки селезенки мышей к определенным стрессам, в том числе в кислой среде с pH 5,7, в течение получаса. После этой обработки плюрипотентность клеток была подтверждена путем наблюдения за увеличением уровней Oct-4 ( фактор транскрипции, экспрессируемый в эмбриональных стволовых клетках) в течение следующей недели с использованием Oct4- GFP трансгена . В среднем только 25% клеток пережили обработку кислотой, но более 50% выживших превратились в Oct4-GFP. ⁺ CD45 ⁻ плюрипотентные клетки. Исследователи также заявили, что лечение бактериальными токсинами или физический стресс способствуют приобретению плюрипотентных маркеров. Клетки STAP, введенные в эмбрионы мышей, разрастались в различных тканях и органах по всему телу. По словам исследователей, химерные мыши «[оказались] здоровыми, плодовитыми и нормальными» после одного-двух лет наблюдения. Кроме того, эти мыши произвели здоровое потомство, тем самым продемонстрировав передачу по зародышевой линии, что является «строгим критерием плюрипотентности, а также генетической и эпигенетической нормальности».

Предполагалось, что STAP-клетки способны дифференцироваться в плацентарные клетки, а это означает, что они будут более мощными, чем эмбриональные стволовые клетки или индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПС). Было неясно, почему обычные клетки не превращаются в стволовые, когда подвергаются аналогичным стимулам в обычных условиях, таких как кислотность в организме; Обоката и др. предположили, что ингибирующие механизмы in vivo могут блокировать превращение в плюрипотентность. В настоящее время ведутся исследования по созданию стимулированного приобретения плюрипотентных клеток (STAP) с использованием тканей человека: в феврале 2014 года Чарльз Ваканти и Кодзи Кодзима ( исследователи из Гарварда, первоначально участвовавшие в открытии и публикации STAP) заявили, что у них есть предварительные результаты создания клеток STAP. человека из фибробластов , но одновременно предупредил, что эти предварительные результаты требуют дальнейшего анализа и проверки.

История

В начале 2000-х годов Чарльз Ваканти и Мартин Ваканти провели исследования, которые привели их к идее, что стволовые клетки — спороподобные клетки — могут быть спонтанно восстановлены из обычных тканей, подвергшихся стрессу в результате механического повреждения или повышенной кислотности.

Технику получения STAP-клеток впоследствии изучала Обоката в Женской больнице имени Бригама (BWH), когда она училась в качестве постдоктора у Чарльза Ваканти, а затем в RIKEN Центре биологии развития в Японии . В 2008 году, работая в Гарвардской медицинской школе , она по просьбе Чарльза Ваканти подтвердила, что некоторые из культивируемых клеток, с которыми она работала, сжались до размеров стволовых клеток после механического повреждения в капиллярной трубке . Она продолжала следовать указаниям, проверяя воздействие различных раздражителей на клетки. Модифицировав метод, Обоката смог показать, что лейкоциты новорожденных мышей могут трансформироваться в клетки, которые ведут себя во многом как стволовые клетки. Она повторила эксперимент с другими типами клеток, включая клетки мозга, кожи и мышц, с тем же результатом.

Поначалу выводы Обокаты были встречены со скептицизмом даже среди ее коллег. «Все говорили, что это артефакт – были действительно тяжелые дни», – вспоминает она. Рукопись с описанием работы несколько раз отклонялась, прежде чем она была опубликована в виде статьи (вместе с более коротким совместно написанным «письмом») в журнале Nature . Серия экспериментов, в ходе которых эмбрион мыши сначала стал зеленым путем флуоресцентного мечения клеток STAP, а затем была записана на видео трансформация Т-клеток в плюрипотентные клетки, наконец убедила скептиков в реальности результатов.

Расследование спорных претензий

Через несколько месяцев после выхода двух Nature статей в журнале были освобождены, все ученые, которые пытались воспроизвести результаты Обокаты, потерпели неудачу, и возникли подозрения, что ее результаты были получены из-за ошибки или мошенничества. Расследование предполагаемых нарушений было начато RIKEN 15 февраля 2014 года. В обвинениях ставилось под сомнение использование, казалось бы, дублированных изображений в газетах, а также сообщалось о невозможности воспроизвести ее результаты в других известных лабораториях по изучению стволовых клеток. Природа также объявила, что ведет расследование. Несколько ученых, занимающихся стволовыми клетками, защищали Обокату или сохраняли свое мнение, пока расследование продолжалось. Чтобы решить проблему воспроизводимости в других лабораториях, Обоката опубликовала 5 марта несколько технических «советов» по ​​протоколам, пообещав, что подробная процедура будет опубликована в свое время.

11 марта Терухико Вакаяма, один из соавторов Обокаты, призвал всех причастных исследователей отозвать статьи, сославшись на множество «сомнительных моментов». Чарльз Ваканти заявил, что выступает против их отзыва, и разместил «пересмотренный протокол» создания ячеек STAP на своем собственном веб-сайте, который был закрыт после того, как он ушел со своего поста в BWH.

14 марта RIKEN опубликовал промежуточный отчет о расследовании. Из шести расследуемых вопросов комитет пришел к выводу, что по двум пунктам имело место ненадлежащее обращение с данными, но не квалифицировал неправильное обращение как ненадлежащее проведение исследования. 1 апреля RIKEN пришел к выводу, что Обоката допустил «неправомерное проведение исследований», дважды фальсифицировав данные. Соавторов освободили от неправомерных действий, но они понесли «серьезную ответственность» за непроверку данных самостоятельно. RIKEN также объявил, что была создана внутренняя группа для проверки воспроизводимости «приобретения плюрипотентности, вызванного стимулом». Обоката заявила о своей невиновности и заявила, что подаст апелляцию на это решение. 4 июня 2014 г. Обоката согласилась отозвать статью и «письмо». Статья была официально отозвана 2 июля 2014 года. В статье, анализирующей разногласия, был сделан вывод о том, что, хотя проблемы манипулирования изображениями, дублирования и плагиата потенциально могли быть обнаружены, рецензенты не могли прийти к выводу, что статья была результатом академических нарушений до ее принятия.

После разногласий наблюдатели, журналисты и бывшие члены RIKEN заявили, что организация пронизана непрофессиональной и недостаточной научной строгостью и последовательностью, и что это отражает серьезные проблемы с научными исследованиями в Японии в целом.

RIKEN поручил группе ученых попытаться проверить первоначальные результаты Обокаты и попросил Обокату принять участие в этих усилиях. 5 августа 2014 года руководитель Обокаты и соавтор оригинальной статьи Йошики Сасай был обнаружен мертвым в результате очевидного самоубийства путем повешения в здании на предприятии RIKEN в Кобе, Япония. 24 сентября 2015 года ученые RIKEN сообщили, что STAP-клетки Обокаты произошли в результате заражения эмбриональными стволовыми клетками. в то же время в тот же день исследовательские группы, пытавшиеся воспроизвести протокол STAP, совместно сообщили, что нашли его невоспроизводимым.

Подразумеваемое

Если бы результаты оказались достоверными, плюрипотентные клетки, запускаемые стимулом, можно было бы создавать более легко и эффективно, чем с помощью существующих методов iPS. Адаптированная к тканям человека эта техника могла бы привести к дешевым и простым процедурам создания стволовых клеток, специфичных для пациента. Исследователь стволовых клеток Душко Илич из Королевского колледжа Лондона назвал STAP-клетки «крупным научным открытием, которое откроет новую эру в биологии стволовых клеток». Шинья Яманака , пионер исследований iPS, назвал полученные результаты «важными для понимания ядерного перепрограммирования… [и] нового подхода к созданию iPS-подобных клеток». Идея о том, что STAP-клетки могут образовывать плацентарную ткань, означала, что они могли бы значительно облегчить клонирование, минуя необходимость в донорской яйцеклетке и культивировании in vitro .

Одним из предыдущих способов создания стволовых клеток было генетическое преобразование взрослых клеток в iPS-клетки. Прогресс в терапии на основе iPS был медленным из-за нормативных препятствий, связанных с генетическими манипуляциями. Кроме того, наблюдаемая эффективность методов iPS составляет около 1%, что значительно ниже заявленной эффективности STAP.

См. также

• Индуцированные стволовые клетки
• Муза клетка
• Споры о стволовых клетках
• Масаюки Ямато

Дальнейшее чтение

• Бауманн, Ким (2014). «Стволовые клетки: перепрограммирование при низком pH» . Nature Reviews Молекулярно-клеточная биология . 15 (3): 149. дои : 10.1038/nrm3754 . ISSN   1471-0072 . ПМИД   24518367 .
• Обоката, Харуко; Нива, Хитоши; Андраби, Муназа; Токоро, Микико; Ёнемура, Ваканти, Чарльз А.; Двунаправленный потенциал развития в перепрограммированных клетках с приобретенной плюрипотентностью». Nature . 505 (7485): 676–687 10.1038 / nature12969 . PMID   24476891 . «   doi : . дои : 10.1038/nature13599 , PMID   24990752 , часы втягивания )
• Обновленная информация о документах ячейки STAP . 6 марта 2014 г.
• «Взлет и падение СТАП» . Природа .
• «Стресс-тест» . Житель Нью-Йорка .

Внешние ссылки

• СТРАНИЦА STAP HOPE. Архивировано 31 марта 2016 г. в Wayback Machine Харуко Обоката, 25 марта 2016 г.
• Стресс делает обычные клетки плюрипотентными. Новостной выпуск RIKEN с видеороликами.