“不死的细胞”疑云

撰文/方舟子卡雷尔是生物医学史上一位传奇人物，这倒不是因为他在1912年由于在血管外科手术的开创性贡献而获得诺贝尔医学奖，而是因为他在同一年做了一个更为惊人的培养“不死的细胞”的实验。卡雷尔原是法国医生，1904年移民美国，到洛克菲勒研究所从事基础研究。1910年，美国生物学家罗斯·哈里逊报告发明了体外培养技术，把脊椎动物的组织从体内切割下来后，放在体液中培养，这些细胞不仅能够存活，而且会继续生长和分裂。卡雷尔及其助手也试着把成纤维细胞从鸡胚胎的心脏分离出来放在鸡血清中培养，每天更换培养液。从1912年1月17日开始，他们培养了16个样本。到当年9月份，只剩下了一个样本还活着，其他的都死了。这时，卡雷尔发表论文宣布，他已找到了能让生物体组织在体外无限生存下去的培养条件。这个硕果仅存的样本似乎验证了卡雷尔的预言，就那么一直存活下去。卡雷尔后来几次发表论文报告这个结果。1938年，卡雷尔离开洛克菲勒研究所，回到了法国。这个神奇的组织培养被他的合作者埃布林带到了一家公司继续培养。卡雷尔在法国成为纳粹同伙，1944年去世。两年后，埃布林人为停止了培养，将它扔掉。也就是说，这些从鸡胚心脏分离的成纤维细胞被持续培养了34年。如果考虑到有纪录的鸡的最长寿命为12年，这个实验似乎证明了只要给予合适的环境，鸡的细胞就可以无限地分裂、生存下去，并没有内在的机制限制细胞分裂的寿命。卡雷尔的这个实验经过夸大后（其中一个版本是，卡雷尔让鸡的心脏在体外跳动了34年），不仅对学术界，对大众也有影响。它似乎给了渴望长寿的人们一个希望：只要能找到合适的生活条件，人就不会衰老。直到几年前，国内一家推销“抗衰老”假保健品的公司的宣传材料还声称，卡雷尔的鸡细胞之所以能不死，是因为使用了他们推销的那种“魔法分子”。在卡雷尔做组织培养实验时，为了防止细菌污染，卡雷尔要求实验人员像做外科手术一样全身穿戴防护服和面具。这么苛刻的实验条件使得很多生物学家不愿意去重复该实验，那些下了决心去尝试的人也没有人能够重复出卡雷尔的结果。即使在现在，用现代体外培养技术培养，也没有人能让鸡成纤维细胞的存活时间超过44个月。但是在1961年之前，没有人公开怀疑卡雷尔的实验结果。这一年，美国生物学家海弗里克完成了一篇论文，报告他们在体外培养人的胚胎成纤维细胞的结果。海弗里克用的方法是将细胞放进培养皿中培养，让它们分裂、生长，直到铺满培养皿。在培养皿铺满一层细胞后，正常的细胞就会停止增殖。然后，将其中一小部分细胞转移到另一个新鲜的培养皿中培养。海弗里克发现，即使在最合适的培养条件下，成纤维细胞也无法无限增殖下去，而是大概分裂了50代后就停止。这篇论文被海弗里克投寄的第一家刊物退稿。审稿者指出：众所周知，只要条件合适，细胞在体外可以无限分裂，肯定是他们的培养条件出了问题。这篇论文在转投另一家刊物发表后，已成为上个世纪60年代发表的大约2百万篇生物医学论文中被引用次数最多的论文之一，影响巨大。与卡雷尔的实验结果不同的是，海弗里克的这个发现，后来被无数的实验室所证实。脊椎动物正常体细胞的分裂次数是有限的，这种现象被称为“海弗里克极限”。这个现象看来和衰老有关，但是究竟和衰老有何关系，到现在也还不是很清楚。也有的细胞出现了突变，分裂次数不受限制，但是它们的生长也失去了控制，变成了癌细胞。换言之，某些癌细胞不存在“海弗里克极限”，可以无限分裂下去。但是卡雷尔实验用的并不是癌细胞，而是正常的成纤维细胞，为什么也会出现不死的奇迹？海弗里克认为是因为卡雷尔培养技术有问题，每天更新的鸡血清不纯。当时的离心技术很粗糙，在血清中还含有新鲜的鸡细胞，也就是说，卡雷尔在无意中不断地加入了新的细胞进去，而不是最开始的那些细胞。也有人早就怀疑其中有诈。1980年，芝加哥大学退休教授布克斯鲍姆回忆说，他曾经在1930年去洛克菲勒研究所拜访过卡雷尔实验室。当时卡雷尔在国外度假，由埃布林接待。埃布林带他参观了实验室，但是却不让他看“不死的细胞”，声称担心受到污染。布克斯鲍姆背着埃布林找到了一位女实验员，请她带他去看“不死的细胞”。结果他一眼就看出那些细胞已经快死了，于是女实验员秘密告诉他：如果这个细胞系死了，卡雷尔会很不高兴的，因此我们就时不时地往里面添加新的胚胎细胞。对这个指控，卡雷尔实验的一位合作者反驳说，这名女实验员反对纳粹，对卡雷尔的政治信仰很不满，想要败坏卡雷尔的学术声誉，她的说法是靠不住的。其他参与卡雷尔实验的人则不愿意就此事发表评论。那么，卡雷尔究竟是实验操作有误还是有意造假，我们到现在只有猜测和孤证，不好下结论。有一点是肯定的：“不死的细胞”实验结果是靠不住的。正常体细胞的分裂次数有限已被确认为一个科学事实。但是我们也没有必要因此贬低卡雷尔做体外组织培育的成就。要知道，在卡雷尔做实验的时候，抗生素还没有被发明出来。在现在，往培养液里添加抗生素就可以有效地防止细菌污染，组织培育技术变得很简单，一名生物系高年级本科生就可以做到。但是，在没有抗生素的年代，能够把一个组织培养样本不受污染地持续培养了34年，即使有意无意地在不断地添加新细胞，也算得上是一个传奇了。