你真的知道了解自己在用什麼細胞株嗎?存在已久的細胞株誤用問題影響與解決方法

作者 | 發布日期 2017 年 11 月 25 日 0:00 | 分類 科技教育 , 醫療科技 follow us in feedly

近數十年以來,包含知名的海拉細胞(HeLa cells)在內的不朽細胞株(immortal cells)與其他實驗用細胞早已在實驗室培養過程中互相污染。因此,當我們在科學研究中討論以某細胞所做的實驗結果時,其實早已不是原本我們認為的細胞株。荷蘭奈梅亨大學(Radboud University)研究者 Willem Halffman 與 Serge Horbach 近日發表於科學期刊《PLOS ONE》的研究就指出,有超過 3 萬篇已發表的論文使用的細胞株並不正確。



最為大眾所知的細胞株──海拉細胞(HeLa cells)是 1951 年由一名患有子宮頸癌的美國女性 Henrietta Lacks 的活體組織切片所分離出的細胞株,由於這些癌細胞有不斷快速分裂的特性,也就讓它們成為第一種不死細胞株,至今仍在世界各地的生醫研究中持續培養使用,也是生醫研究最常被使用也最重要的一種細胞株。近年海拉細胞又因書籍及媒體的介紹,使得這個傳奇細胞株開始被大眾認識。

不幸的是,由於實驗操作的疏失及其他原因,海拉細胞近十年來不斷與實驗室培養的細胞互相污染,這種細胞株複製快速的特性,讓它們能在培養基中大量生長進而逐漸取代其他細胞。這樣的問題不只在海拉細胞出現,研究者發現已有超過 451 個細胞株早被其他細胞取代,也因此導致大量培養細胞根本標示錯誤。

當生醫研究人員誤以為他們正在用癌化的人類細胞進行實驗,但事實上有很高的機會其實使用到小鼠的細胞。這種標示錯誤可能讓他們誤以為自己在人類皮膚癌研究中取得研究成果,但所提出的實驗證據卻是以小鼠細胞為研究對象,使研究者對研究結果的判斷結論和事實出現落差。在大多數的情況下,研究者根本不知道自己正在使用的細胞株早已不是以為的細胞株,更沒有辦法意識到問題存在。

為了要了解這件問題的嚴重性及影響範圍,Willem Halffman 與 Serge Horbach 開始研究從 1955 年來細胞株誤判對科學研究成果造成的影響。Halffman 表示,由於使用錯誤的細胞株所做的研究還會被其他研究者參考,並在其他研究論文被引用,因此影響範圍不只是誤用細胞株的研究室本身,還會擴及到之後其他研究者。研究大量的文獻之後,他們相信大約有 3.3 萬篇已發表論文受到影響。也就是說,線上有超過 3 萬篇研究內容是以錯誤的細胞株進行討論並導出結論。

Serge Horbach 表示,大多數科學研究者都不是故意以錯誤的細胞發表研究論文,誤用細胞本身算是科學研究者的無心之過。真正的問題在於,這些標示錯誤細胞株的研究成果可能沒辦法重現,研究成果的效力也會受到懷疑。更嚴重的狀況則是,人們早在半世紀前就已經知道細胞株有誤用問題,但許多研究者對此仍然沒有足夠的警覺性,直到現在每個星期都還會有帶有細胞誤用問題的新論文發表。

由於許多生醫從業人員並不清楚是哪 451 種細胞株被錯誤標示,因此提供細胞株來源的單位就扮演了關鍵的角色。Halffman 表示,許多任職於細胞株管理單位的人員其實都明白這樣的問題存在已久,但由於願意正視這個問題的人不多,使他們的聲音被忽視。除此之外,當這個問題牽涉到某些私人企業時,會因為聲譽以及商業考量而不願意主動揭露問題。因此,這些問題至今仍然沒有受到應有的重視的主要原因,便是因為特定立場顧及此事對聲譽及形象的影響。

為了避免細胞株之間互相污染,近年來科學家也已提出許多方法,譬如操作步驟的改善以及使用抽風櫃操作等,科學家也可以在研究之前先基因檢測所使用的細胞株,來確保自己沒有誤用細胞株。這些額外的步驟雖然可以減少細胞污染與誤用,但也會增加實驗成本與耗費時間。Halffman 表示,當他和其他科學家討論這些議題時,科學家普遍都認為這部分是最大的問題,研究者發表論文有其時間及成本壓力,每次實驗前實施細胞株的基因檢測會增加研究者的負擔。

Halffman 與 Horbach 不斷強調,他們做這項研究的目的並不是為了指責誤用細胞株的研究者,或質疑他們的研究成果。這是一個普遍存在的問題,而真正重要的是,大家了解問題之後要如何去面對已經造成的錯誤。其中一種解決辦法是將帶有細胞株誤用問題的 3 萬篇研究論文加上免責聲明,解釋研究中使用的細胞株問題,讓讀者自行判斷這樣會不會影響實驗結果的參考價值。畢竟細胞株使用錯誤不一定直接影響研究內容,有時候甚至不構成問題。免責聲明的標示只是為了讓讀者得到更充足的資訊,對研究中的結果與推論過程更仔細的思考再下結論。然而,將誤用細胞株的研究一一標示也不是件簡單的工作,仍然需要時間、金錢及大量心力才能夠完成。

Halffman 與 Horbach 的這項研究屬於 PRINTEGER 計畫的一環。PRINTEGER 計畫是一項由歐盟所支持的大型科學誠信(scientific integrity)研究計畫,目的在於找出科學研究機構存在的問題以及解決方法。Horbach 主持的另一項研究就是在探討如何改善科學期刊論文的審查程序,並避免科學期刊論文撤銷。希望透過這些研究,讓科學研究文化全方位提升,變得更加成熟完善。

(圖片來源:《PLOS ONE》論文)