天使细胞WI-38的传奇
发布时间：2020-02-10 浏览次数： 次
1962年，Leonard Hayflick从一个来自人类胎儿的组织，建立了一个细胞系WI-38，50年后这个细胞系仍在继续延续着充满争议的辉煌生命。
Leonard Hayflick, pictured in 1982, inspects WI-38 cells that he derived from aborted fetal lungs. The cells have been used to produce vaccines in use worldwide.
COURTESY OF LEONARD HAYFLICK
1962年，一位怀孕4月的女人希望终止怀孕，在瑞典一家医院，她合法流产。这个被流产的20厘米女性胎儿，用一个无菌绿色衣服包裹，被送到卡罗林斯卡医学院。在这里，这个胎儿的肺组织被分离后，然后在冰的保护下被送往机场，几天后，胎儿的肺组织被送到美国的费城威斯达解剖和生物学研究所，这里有个重要人物，充满雄心的年轻的微生物学家Leonard Hayflick正在等待着她。没有人会意识到，这次跨洋飞行将是她辉煌的起点。
Leonard Hayflick小心翼翼地打开包装盒，用一个解剖刀将这个胎儿的肺组织切成小块，每个小块大小大概和成人的指尖一样，然后放在烧瓶内用酶将组织块消化成单个细胞，然后将细胞转移到有培养基的培养瓶内，从此这些细胞就开始了增殖的过程。
这是一个重要历史时刻，因为这些细胞被命名为WI-38的细胞（WI是威斯达Wistsar Institute的缩写，是人二倍体成纤细胞系），作为一项人类的科研活动，没有任何研究比这次实验挽救的人类生命更多，虽然当时人类已经拥有了许多细胞系如肿瘤细胞HeLa，但是，这一细胞系是人类建立的第一个无限增殖的正常人类细胞，这一细胞给科学和产业带来的影响无法估量，而且将继续给人类生命科学作更大贡献。
用这个细胞制备的疫苗，风疹、狂犬病、腺病毒、小儿麻痹、麻疹、水痘和带状疱疹，给无数人免疫接种，上个世纪六七十年代，流行病学家用这个细胞寻找导致流行病爆发的病毒，作为正常人类细胞，和一些疾病细胞的对比进行研究是这个细胞非常重要的价值。至今国际上仍有许多学者利用这个细胞开展细胞老化和肿瘤发生 机制的研究。
这个细胞背后的麻烦故事很少有人知道，就在建立这个细胞系6年后，Hayflick无奈把这个细胞"偷"走，并开始向其他索要该细胞的学者收取费用，这导致他和NIH之间关于这个细胞所有权之争一场史诗般的法律纠纷，这一事件几乎摧毁Hayflick的职业生涯，并引发出这样一个重要问题：科学家是否或如何从他们的发明中获得利益。
更重要的是，WI-38细胞帮助许多制备相关疫苗的公司获得大量利润，但这个细胞主人的父母却没有从中获得任何回报，这个问题可以延伸到另一个著名的HeLa细胞系，这个按照细胞主人名字命名的细胞系，这两个细胞的事件将一个重要的有争议的问题提出来，是否或如何给那些捐献者提供补偿的问题。
WI-38的故事和HeLa不同，因为这个细胞的来源是一个胎儿。40年来，反堕胎活动人士强力反对使用WI-38细胞和相关疫苗，例如威斯康辛州麦迪逊的法学院的生物伦理学教授Alta Charo说，这个细胞仍是有生命的，仍有许多和我们一样的人反对使用胎儿组织制作疫苗。
2.天使细胞之父的早期学术贡献：海弗利克极限
当Hayflick在1962年打开来自瑞典的冰盒时，他正在从事病毒学研究。哪个时候，费城威斯达研究所负责人是Hilary Koprowski，Hilary Koprowski是小儿麻痹病毒疫苗的先驱，他雇Hayflick负责细胞培养实验室，给其他学者的研究提供细胞。Hayflick自己也开始探索是否人类的恶性肿瘤是否和病毒感染有关，为了这个研究，他需要有一个可以体外培养没有受到病毒感染的正常人类细胞。他想胚胎细胞应该是理想的类型，因为胚胎受到病毒感染的概率比成年人要低的多。
Hilary Koprowski, director of the Wistar Institute, is inoculated by Stanley Plotkin with rabies vaccine developed using WI-38, in 1971.
WISTAR INST.
虽然当时美国费城堕胎是非法的，但是如果医生认为需要仍可以实施。Hayflick只需要穿过一条大街到宾夕法尼亚州大学医院的手术室拿到胎儿组织。但宾夕法尼亚州大学拒绝承认曾经提供给Hayflick胎儿组织，所有的胎儿组织，除非必要，都被送到焚化炉销毁。
Hayflick共建立了25个不同的胎儿细胞系，分别编号为WI-1到WI-25。但是项目进行了几个月后，他开始意识到有一些事情很奇怪。按照当时的学术观点，只要条件适当，培养细胞可以无限增殖。但是他发现，一些老的细胞系分裂逐渐变慢，最后完全停止分裂。
1961年，Hayflick和他的同事Paul Moorhead联合发表一篇受到广泛引用的论文'The serial cultivation of human diploid cell strains'，文章中提出正常胚胎细胞增殖50次后就会停止。这个文章启动了一个新的研究领域：细胞老化。而且后来的研究发现，出生后的人类细胞增殖次数更少，因为在胚胎时期已经经历过数次分裂增殖过程。这种规律后来被称为著名的'the Hayflick limit'.海弗利克极限，生命自然极限。（一般国内资料都说是1966年提出的这个观点，1966年，美国科学家海弗利克发现，细胞分裂次数是有限的，并不能无限制地重复分裂，在分裂50次至60次后便会停止。细胞不再继续分裂的机体组织，便呈现出衰老和机能低下的状态。这个概念经常被科普作家解释人类寿命使用）。
更有意思的是，他们发现，细胞经过复制冰冻保存，重新复苏后可以保留下曾经复制的次数，按照计划的总次数继续完成后续的过程。这意味着如果在每次细胞传代或 几次传代后将细胞冻存，可以无限制获得所需要年龄的正常人类细胞，这样的特征可作为生产各种人类病毒疫苗带来巨大潜力。
Hayflick决定制备一种胚胎细胞，他希望这种细胞可以变成广泛应用的实验室研究工具和工业疫苗生产的替代品。1962年2月，美国国立肿瘤研究所给Wistar一个研究经费，Hayflick作为共同PI身份参加这个项目，在项目合同中，描述为“制造、分析和储存人类二倍体细胞系，并将这类细胞提供给符合条件的学者。“to produce, characterize, store and study human diploid cell strains and to distribute such cell strains to all qualified investigators”.”这是Hayflick走向成功分离WI-38细胞的重要背景。
天才科学家Hayflick没有想到，他的这个并不复杂的设想，竟然成就了一个远在欧洲大陆瑞典胎儿的辉煌，他在接下来的几个月所作的基础性技术工作，将成为挽救地球千百万生命的基石。
3.天使细胞wi-38凌空出世
1962年Hayflick拿到美国国立肿瘤研究所的研究项目时，Hayflick已经不能从宾夕法尼亚州大学医院的手术室拿胚胎组织，他向瑞典的卡罗林斯卡医学院病毒学系主席Sven Gard求助，瑞典堕胎当时合法。1962年6月，Hayflick拿到将来培养成WI-38细胞系的胎儿肺组织。细胞被培养几星期后，细胞终于在培养瓶底部长满，他将细胞分成两瓶，长满后分成4瓶，然后是8瓶、16瓶。。。。。当细胞被传代到第9次后，已经有数百瓶了（理论计算为512瓶）。
1962年7月31日，Hayflick雇了一批技术人员将这些细胞分装成800个小玻璃安瓶，快速用煤气喷灯封口。然后他把这些宝贝儿转移到Wistar研究所一个地下室的液氮罐内。
Hayflick一年后获得来自瑞典的资料，确认胎儿的妈妈爸爸没有恶性肿瘤和遗传性疾病家族史，原因是准备开发疫苗的公司需要这些资料。
虽然有迹象表明，胎儿母亲同意使用这个组织，但记者不能确认是否果真如此。卡罗林斯卡医学院伦理学教授Niels Lynöe认为，瑞典当时的法律并没有规定这样的知情同意，和美国一样，瑞典在科研的伦理学方面哪个时代都很欠缺。直到1964年赫尔辛基宣言才被世界医学学会接受。斯德哥尔摩医学历史学家Solveig Jülich说：“瑞典上个世纪60年代知情同意条理被强制执行前很长时间内，胎儿组织被作为科研使用都不需要经过父母的知情同意。”
Hayflick把这些WI-38安瓶分发到世界各地。为保证细胞活力，运输这些细胞时，Hayflick采 用小型液氮罐。通过这种方式，Hayflick把细胞先后送给远在伦敦、莫斯科、列宁格勒和贝尔格莱德的科学家同行，同时他也附送大量复苏这些细胞的启动培养基。科学家们对这种细胞的需求简直就是如饥似渴，因为这种细胞不仅廉价，而且可以作为正常人类细胞的基础生物学大量研究模型，随后文章开始出现，不仅有细胞呼吸功能方面的，而且有脂类分子组成方面的研究。
WI-38在病毒学研究中作用巨大，因为这种细胞非常容易被病毒感染，可以作为快速鉴定病毒的手段。1976年，这种细胞成为WHO在世界范围内调查院内儿童下呼吸道病毒感染的常规手段。
Hayflick也大方地给疫苗制造学者提供WI-38细胞。其中一个就是Wistar同事Stanley Plotkin，他是最早研究风疹病毒疫苗，风疹病毒在六十年代早期曾经肆虐英国和美国，感染这种病毒的孕妇可传染给胎儿，这种病毒感染的胎儿会发生视觉、听觉、神经功能等畸形或死亡。借助于WI-38，Plotkin在30°C低于体温条件下，培养出减毒风疹病毒，这种减毒疫苗可以有效激活免疫系统，帮助妇女抵御该病毒的感染。临床试验证明，这种疫苗的作用超过其他竞争者，Plotkin的疫苗1970年获得欧洲授权，1979年获得美国授权。新泽西的默克公司是目前美国唯一提供该病毒疫苗的公司。葛兰素史克则主要在欧洲和澳大利亚销售。
Plotkin的疫苗只不过是利用WI-38生产的众多疫苗中的一种。上世纪六十年代，基于WI-38的麻疹疫苗在前苏联获得授权。Hayflick的顶头上司 Koprowski教授则使用该细胞开发出狂犬病毒疫苗。上世纪七十年代，利用这个天使细胞，惠氏（辉瑞公司的一部分）开发出口服腺病毒疫苗，纽约的辉瑞 则开发出脊髓灰质炎疫苗。现在，默克公司仍继续使用这个细胞制作水痘的单纯疱疹病毒疫苗。
- 天使细胞wi-38之父官司缠身
将Hayflick称为WI-38细胞之父绝对没错，不过WI-38细胞在人类医学研究中发挥辉煌作用的同时，制造她的Hayflick则蒙受不白之冤。这世道找谁去说理。
虽然拥有划时代的论文和培养WI-38的辉煌成就，但Hayflick感觉自己在威斯塔研究所好像低人一等。他从来没有被晋升为全职人员，他相信，到处公开忽悠WI-38的Koprowski（2013年4月11日去世）只把他视作一个技术员，而不是一个科学家。
有一天，当Hayflick知道Koprowski答应给英国的药厂伯勒斯惠康（被葛兰素史克收购）提供Hayflick的细胞培养技术、狂犬病毒疫苗和WI-38时，Hayflick的这种委屈终于爆发。Hayflick说，他对Koprowski的不齿行为非常震惊，并认为自己完全被蒙在鼓里。他决定离开这个伤心之地。
1968年7月，Hayflick在加州的斯坦福大学获得一个医学微生物学的教授职位。1968年1月，他、Koprowski、NIH的代表、ATCC和罗克维尔（一个马里兰的一个细胞分发的非盈利组织）讨论如何处理剩余的370只安瓿WI-38细胞。代表们最后达成意见，同意Hayflick可以带走其中的10只细胞到斯坦福大学，10个放在Wistar研究所，其余的细胞放在NIH的癌症研究所，并将转移到ATCC，此后将继续由ATCC负责细胞分发工作。
Hayflick对这个计划十分恼火，他说自己是迫于压力才签名。他感到自己受到不公正待遇和侮辱，他认为公司和研究所肯定都从他研究的细胞中获得各自利益，而他自己简直就是给他们义务劳动。当然研究所绝对不会承认他这种指控的。
这次会议后不久，Hayflick一定到Wistar的地下室小逛一次，并顺便用一个便携式30升液氮罐，把他的所有宝贝WI-38细胞安瓿悉数请走。1968年6月，他把这个保存WI-38细胞安瓿的液氮罐放在他绿色别克布利车后座，旁边就坐着他另外两个孩子，驶往加利福尼亚。“我带着这些细胞潜逃”他苦笑着说出这句话。
在斯坦福，Hayflick继续给其他科学家分发WI-38安瓿，不过已经他开始收费。收费标准是15美元，这和ATCC的运费一样，他将这些收入存入一个独立帐号，命名为“细胞培养基金”，1975年5月这个帐户总值已超过66000美元。
Hayflick之所以建立独立帐户基金，是希望将来有一天，某些独立机构确定谁有权拥有这些细胞和收入后送还。直到1975年，当他作为NIH国家老年研究所主任候选人时，这个问题一直都没有得到解决。更严重的是，NIH指定负责调查基金管理不当指控的调查审查管理局介入调查此事，三个会计师到斯坦福Hayflick的实验室用数日对WI-38的库存和纪录进行详细检查。
1976年3月，调查报告被NIH公开给多名记者，帐户内容随后出现在《科学》和纽约时报头版。“24小时内，我的职业生涯跌到谷底”Hayflick说。报道说Hayflick变卖了政府资产，侵占了钱财；这些细胞没有得到合理保管，有的细胞被细菌污染等等。Hayflick强烈反对这些报道，他说没有法律规定这些细胞属于美国政府，他保存这些钱是希望确定所有者后奉还，没有任何证据证明他存在经费管理不当问题。至于为什么在1962年没按照常规作法在细胞内加入抗生素，他的解释是因为有的疫苗生产厂家担心加抗生素有可能会导致过敏反应。
《科学》的论文发表前不久，Hayflick已经起诉了NIH。他说该机构触犯了美国1974年隐私法案，导致他被指控时没有包括他的反驳。当时，Hayflick正面临犯罪调查，斯坦福大学提醒地方检察官说这一案件可能是一起盗窃政府财产罪（检察官最后驳回该罪名指控）。这时，一些疫苗制造商担心没有足够WI-38满足市场需求，大量将他们的工作转向使用另一胚胎细胞系MRC-5。1976年2月，Hayflick无奈从斯坦福辞职，不久作为失业人员每周领取104美元救济金（优秀科学家竟然被打压到这样的程度，美国政府作孽）。不仅是失业，更严重的是失去他心爱的细胞系，NIH随后从实验室拿走了细胞。他曾经告诉《科学》记者，他把这些细胞看作他的孩子（投入太大感情）。
5.天使细胞之父有可能拿到诺贝尔医学生理学奖
经历数月失业生活，Hayflick在旧金山湾奥克兰儿童医院搞到一份工作，并试图继续他关于衰老的研究课题。1977年，拿到一个三年期的NIH基金，为获得一些WI-38细胞，经过和NIH进行4年的斗争，1981年Hayflick终于获得6个细胞安瓿。
《贝耶一多尔法案》（《专利与商标修正案》）通过前一个月，该法案赋予了项目承担人享有科研成果专利所有权和转让给私营部门商业开发的权利。Hayflick的发明是在该法案通过前，但新法案通过让政府失去继续争论WI-38权限意义，这个争论已经进行了将近5年。1981年夏天，司法局给Hayflick的律师信希望可以撤诉。Hayflick表示接受，协商解决争端，双方均不承认负有责任，最终达成妥协，NIH允许Hayflick把6只WI-38细胞株作为个人资产，并可继承。政府将保留另外19个WI-38细胞株的所有权。至于先前细胞销售产生的收入，此时已增值到90000美 元，Hayflick可自己保留（似乎很慷慨），Hayflick说这些钱还不够支付律师费的，他从来没有从WI-38细胞获得一分钱好处。
和Hayflick不同的是，世界各国的科学家们继续利用这个细胞获得各种学术声誉。到上世纪80年代末，得益于分子生物学技术的革命，从人类白血病基因表达到重要炎症因子肿瘤坏死因子的基因克隆等不同领域的研究中，都出现WI-38细胞的婀娜身资。
Wistar研究所的张如刚说，这个细胞在研究细胞老化中的作用太重要了，这主要是因为她可非常严格地复制50代，科学家也获得丰富知识解释这种现象。90年代，WI-38曾作为寻找细胞老化标志物的重要工具，最近张的小组就是用这个细胞发现了一个影响蛋白DNA复合物的通路。
关于这个细胞主要争议主要来自伦理学方面，早在1973年7月，Hayflick在家收到一个来自美国航空航天局资深医学官员送来的细胞，这个细胞刚刚从肯尼迪航天中心天空实验室3号送来。这个NASA的医生正在和反堕胎示威者争论，这些示威者反对NASA将WI-38放在太空研究失重环境对细胞生长和结构的影响。这个航天医生说，如果Hayflick解释这个细胞来自于堕胎合法的瑞典，那么他就可以化解这一争端，但是WI-38和反堕胎的争论直到现在仍没有停止。
Children of God for Life是一个彻底地反对堕胎的组织，其执行主任Debi Vinnedge说：“既然用非人类胚胎细胞也可以制造疫苗，为什么不能结束这种些不符合道德的方式”。2003年她曾经给梵蒂冈的教皇写信，希望可以获得正式回答，就是教皇是否从伦理上能接受人们接受用流产胎儿细胞制造的疫苗，她等了2年等来了回信，不过教皇的结论是，如果没有可选择新的方法，为避免使其后代和民众发生疾病流行，让孩子接受来自胎儿细胞疫苗的免疫接种是父母的合法权利。
Merck公司使风疹疫苗的最大生产商，也是反堕胎者的最重要攻击目标，他们也希望找到更安全有效非人类胚胎细胞方式，但在技术上实在太困难。况且风疹疫苗的最大作用正是减少流产，正好符合反堕胎主义的理想目标。
用WI-38制造的分疹疫苗给Merck公司带来了巨大的商业利润。另一个依靠WI-38发财的公司是Barr实验室和SigmaAldrich，前者制造的腺病毒疫苗给所有美国军人注射，后者收取424美元销售这个细胞。
法律专家说，胎儿的父母和后代不可能从50年前采集的组织获得任何经济补偿，在WI-38细胞制造时期，美国和瑞典使用人体组织都不需要知情同意。即使现在，获得美国政府资助的学者仍可以自由使用外科切除组织和流产胎儿组织，但美国有些州有更严格限制。但总有些人一直坚持反对这种做法。
使用WI-38细胞开展研究的科学家和学术机构认为，使用这个细胞不存在道德问题，部分原因是当时没有知情同意的规定，按照现在的伦理学规范要求过去的行动显然是不公平的。大多公司拒绝评价这个问题，葛兰素史克公司支持更高的伦理学标准。
关于是否应该给捐献者一定的经济补偿的问题，目前仍存在争议，有的学者认为，这样可鼓励更多人捐献组织，加快医学研究进步。但也有学者认为，经济补偿可能会 压制组织捐献的利他主义意愿。而且许多捐献不一定都是一对一模式，如血浆蛋白可能来自多个捐献者的混合，这给经济补偿分配带来困难。无论如何，关于WI-38的故事至少可以引起对组织捐献补偿和知情同意的问题的关注。如果WI-38是有意识的生命，关于给她补偿的讨论本身也许会令她伤心，在天使般生命面前，财富一点都不圣洁。
Hayflick个人认为，至少有四个方面拥有细胞的权利，捐献者、建立细胞系的科学家、研究机构和研究经费提供者。象我一样，无数使用WI-38和其他人类细胞做出成就的科学家都欠组织捐献者一个道德债务。现在Hayflick已经85岁，他曾经将WI-38保存在加利福尼亚家中车库内十年，由于不能忍受每月更换液氮的操劳，2007年他将这些细胞捐献给科里尔研究所。Hayflick说，到了让这些已成年的细胞孩子离开家的时间了。
