Tag Archives: Flesh Made New

Review of “Flesh Made New”: hype, hope, and fraud in stem cell research

For decades, stem cell therapy and stem cell research have generated much hope and controversy for the public and scientific community alike. While the controversy is still raging, the publication of ‘Flesh Made New’, a popular science book, is a timely contribution. In this book, hematologist and stem cell expert John Rasko teamed up with historian and writer Carl Power to chart the 100-year history of stem cell research, and the result is a mesmerising narrative of successes, failures, promises, even frauds.

Dr. Carl Power (left) and Professor John Rasko (right), authors of ‘Flesh Made New.’ Photo: raskolab.com.au

Most of us are no stranger to stem cells. Over the past 10 years or so, stem cell therapy and stem cell research have inspired many headlines in popular media. Some scientists and doctors enthusiastically embrace on the research and treatment using stem cells. Funding agencies and philanthropy groups are keen to support stem cell research. Patients with incurable diseases desperately seek stem cell therapy as the last hope. We are promised that stem cells will one day be used for treating a multitude of ailments, ranging from dementia, autism, multiple sclerosis, spinal cord injury, Parkinson’s disease, heart failure to type 1 diabetes. However, virtually all promises have not been materialized, and patients are still hopeful. The media, scientists and patients have collectively generated much hope and hype. It is the hype of stem cell therapy that is the feature of this book.

Rasko and Power make an excellent point that “Hype tends to encourage amnesia. It fixes your attention on the future rather than the past, the latest rather than the long term, the breakthroughs rather than the deep continuities. Hype frames each discovery as a game-changer, a fresh start, a reason for looking forward, not back.”

With that statement as a rationale, the authors take us through the history tour of stem cell research, spanning from early 20th century to early 21st century. They draw on their well experience on stem cell research and medical history, and critical reading of hundreds of scientific papers to deconstruct the stem cell science. Readers will learn about heroic efforts of meticulous and good-intentioned scientists with their successes, their blunders, their fascinating personal lives and colorful personalities. Readers will also meet some charlatans, even downright fraudsters, who have generated much hype and compromised the stem cell science.

Key scientists and their work in stem cell science

A shaky beginning

Readers will meet the brilliant French surgeon Alexis Carrel, who cultivated chicken heart tissue in test tube with what he called ‘embryonic juice’ (which was actually chicken plasma). He demonstrated that the tissue had survived long after the chicken’s death. Naturally, he thought that he had discovered the immortality of life. Actually, one of his papers (published in 1912) titled “On The Permanent Life of Tissues outside the Organism”. He became a celebrity in the world of medical science for that work.

However, it turned out that the good-intentioned doctor was completely wrong: human cells have limited life span such that they they die after about 50 times of division. His blunder, probably due to his bogus experiments or fraud, has delayed the field for the next 50 years.

Nevertheless, Carrel is still considered a genius who laid the first brick for stem cell science. In 1912, Alexis Carrel was awarded the Nobel Prize in Physiology or Medicine for his work in suture blood vessels and transplantation of organs. He was the first living person in the US to win the Nobel Prize in medicine, although he was a French citizen.

The creation of stem cell science

It is little known that the idea of stem cell therapy was originated from the atomic bombings of Hiroshima and Nagasaki in 1945. In a dispatch from Japan, the Australian journalist Wilfred Burchett described the health of the people living in areas affected by the bombings as follows: “suffered absolutely no injuries, but now are dying from the uncanny after effects. For no apparent reason, their health began to fail. They lost appetite. Their hair fell out. Bluish spots appeared on their bodies. And, the bleeding began from the ears, nose and mouth.” Doctors gave them vitamin A, but it did nothing to relieve the symptoms.

The symptoms are later known as “bone marrow syndrome”. Radiation kills off bone marrow, and the body of victims could not replace red blood cells, white blood cells and platelets, making their body starved of oxygen, and their immune system compromised.

Thus, in the aftermath of the bombings and during the Cold War period, doctors rushed to find a therapy for the new disease. Drugs were trialled, but none of them eventuated. In 1949, the breakthrough came when Leon Jacobson (University of Chicago) transplanted spleen from non-radiated mice into radiated mice. In subsequent year (1951), Egon Lorenz demonstrated that he could save a mouse that was given a lethal dose of radiation by injected bone marrow from a non-radiated mouse. Their work has opened a new era of bone marrow transplantation for leukemia.

The science of stem cell was actually created by two meticulous scientists: James Till and Earnest McCulloch of the Ontario Cancer Institute (Canada). In the early 1960s, Till and McCulloch studied the effect of radiation on bone marrow, and through a series of experiments, they identified a ‘new’ cells that they called ‘multipotent stem cells’. Their discovery was published in a rather low profile journal Radiation Research in 1961. Two years later they published further discoveries in Nature in which they categorically settled the long standing controversy: all blood cells are originated from a single cell called ‘stem cell’. (The original word was in German, stemmzelle, and was actually coined in 1905 by the German hematologist Artur Pappenheim).

The first bone marrow transplantation

One of my favorite scientists featured in the book is Donnall (‘Don’ for short) Thomas and his wife Dottie. Don Thomas is considered ‘the father of bone marrow transplantation’ and an unassuming giant in medicine. He graduated from the University of Texas at Austin with a BA (1941) and MA (1943), and with the help of his wife in essay writing, he got admitted to the Harvard Medical School in 1943.

After graduating from Harvard, he became chief resident then instructor at Harvard, where he helped Dr. Joseph Murray in providing care to patients with kidney transplantation. In 2003, Thomas and Murray shared the Nobel Prize for Physiology or Medicine for his work in bone marrow transplantation to cure leukemia and other hematologic malignancies.

Don Thomas was the pioneer who invented bone marrow transplantation, considered the first stem cell therapy. His ground-breaking work was actually conducted in a rather modest institution Mary Imogene Bassett Hospital in Coopertown (New York). He was recruited by Dr Joe Ferrebee to Coopertown in 1955, and started the bone marrow transplantation there. However, the success only came after all 6 patients died, and only 2 showed evidence of transient engraftment.

In a publication in 1957, Thomas warns that “the complexity of the problem of marrow transplantation, with its unknown quantities and potential hazards.” In 2005, after winning the Nobel prize, he still sounded the alarm: “We simply do not know whether these cells will ever be of use for patients with Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, or spinal cord injury.” This warning still rings true now ever.

Ethical issues

Leroy Stevens was a developmental biologist, an unsung hero of stem cell science. He graduated from Cornell with a BS (1942) and University of Rochester with a PhD in embryology (1952). In 1958, while working on a strain of mice known as ‘129’ in the Jackson Lab in Bar Harbor (Maine), Stevens noticed a large testicular tumor (ie teratoma) on a mouse. Curiously, the tumor was composed of hair, skin, bone, and muscle tissues. In 1954, Stevens and Clarence Little (the founder of Jackson Lab) reported that 30 out of 3557 mice of strain 129 had teratoma. One of these tumors could be maintained through transplantation under the skin or into abdominal cavity of other mice over 16 generations.

In subsequent work, Stevens and colleagues traced the origin of teratoma to find out where and when it comes into being. Their question led them to look at the genital ridge in a 12-day prenatal mouse which has primordial germ cells. In 1970, Steven observed that the primordial germ cells looked like the cells of earlier embryos. Furthermore, by transplanting cells of early 129 strain embryos into testes of adult mice, he observed that some of the early embryo cells caused teratomas! Stevens called these cells ‘pluripotent embryonic stem cells’, the origin of the term ‘ES cell.’ That discovery heralded a new era of stem cell research.

Jamie Thomson is also prominently featured in the book. Trained as a biophysicist, Thomson received his doctorate in veterinary medicine in 1985. In the 1990s, while working on IVF projects in Wisconsin, Thomson and his team successfully created the first human ES cells. This important breakthrough was reported in a Science paper (1998), and was later considered “Scientific Breakthrough of the Year” article. The isolation of human ES cells has literally created a new science: regenerative medicine.

The discovery of ES cells has raised the hope of gene therapy. The idea is to transfer genetic material into patient tissues and organs to rescue their impaired functions. Stem cells, especially ES cells, can be considered vehicles for gene therapy. Moreover, human ES cells can, in theory, be genetically manipulated to introduce the therapeutic gene.

However, Thomson’s work on ES cells has also generated considerable controversy. The heart of the matter is that in order to create ES cells, human embryo must be destroyed, and that is considered a ‘murder’ by some. Understandably, the destruction of human embryo is not accepted by Pro-life people.

Gene therapy and shonky operators

In late 1990s, a gene therapy trial was initiated and the result was devastating. The first patient to received gene therapy was Jesse Gelsinger, 17 years old, who suffered a rare liver disease called ornithine transcarbamylase deficiency syndrome (OTCD). Jesse’s parent decided to participate in the gene therapy clinical trial head by James Wilson, director of the Institute for Human Gene Therapy at the University of Pennsylvania. On 17/9/1999, Jesse was unfortunately dead, and the treatment (gene therapy) had killed him. In retrospect, doctors thought that there was no need for him to be treated by gene therapy, because medication and diet could help control the disease.

The death of Jesse Gelsinger has sent a chilling message to the medical research world and inquiries were held. Rasko and Power write that “the final verdict: gene therapy had been over-hyped and pushed into clinical trials far too quickly”. Indeed, in competitive environment of medical research, scientists are incentivized to oversell any discovery that is mostly fragile and irreproducible.

Reproducibility is the cornerstone of science. However, in reality most (perhaps up to 90%) of medical research findings are either irreproducible or false. Rasko and Power referred to a study by Glenn Begley and Lee Ellis (Nature 28/3/2012) who validated 53 landmark studies published by some of the world’s top tier journals, and they could reproduce only 6 studies — a mere 11%. In other words, approximately 90% of the most important studies were not reproducible. Commenting on this paper, the eminent physicist Robert Weinberg of MIT said that “to my mind, that [paper] was a testimonial to the silliness of the people in industry — their naiveté and the lack of competence.”

Many high profile cases of irreproducibility and fraud, including the Paolo Macchiarini, Obakata and the Hwang Woo-Suk affairs, are mentioned in the book. One particular case involved Dr. Piero Anversa caught my attention is the ‘broken heart’ story. Conventional wisdom says that blood stem cells should only able to make new blood, not new heart or new muscle. However, in a paper in Nature, Anversa showed that stem cells from one tissue could be reprogrammed to have function in another tissue. He invented a new word: ‘transdifferentiation’. He further claimed that to repair a broken heart, one does not need to harvest blood stem cells, just give a hormone called G-CSF. His work in regenerative medicine was prominently featured in the New York Times with eye catching titles such as “Study finds heart regenerates cells” and “Stem cells yield promising results.” Anversa, a respected cardiologist, became a scientific celebrity.

However, Anversa’s findings could not be reproduced by other scientists. At Amgen, Begley who had the perfect skill and experience for the G-CSF study, could not reproduce the Anversa’s data. In subsequent years Begley found out that even Anversa’s lab could not reproduce their own findings. Other scientists also could not reproduce Anversa’s work, and they have published their ‘failure’ in Nature. Yet, by that time, there were 10 clinical trials with 200 patients who were put on the marrow-to-heart treatment!

Eventually, an internal investigation by Harvard University found that Anversa and his 2 colleagues had fabricated data, and their misdeeds stretched back a decade. Harvard University fired the 3 individuals, and Brigham Hospital (where Anversa conducted his work) was forced to repay the US government $10 million for grants that Anversa had obtained.

Rasko and Power remark that “bad science flourishes where hopes are highest, where the pressure to succeed and the promise of reward are greatest. Which suggests that the top science journals, the best research institutes, and the hottest fields of investigation attract more than their fair share of bad science.”

Medicinal cannibalism

An interesting part of the book discusses the issue of ‘Medicinal Cannibalism’ which is also relevant to controversies surrounding stem cell therapy. Briefly, medicinal cannibalism is the practice of using the human body, dead or alive, to treat diseases. Apparently, during the Renaissance, Europeans regularly consumed human flesh and blood for hundred of years. Consumers included both the poor and the aristocracy in Germany, England, Italy and France. Yet, the authors write, “when European explorers ‘discovered’ the Americas, they were shocked to find cannibalism practised there. In their view, to eat a vanquished foe or a beloved relative was pure savagery.”

As savagery as it seems today, the drinking of human blood and the smearing of human fat are still practised by some people in the medical establishment nowadays. In 1954, Paul Niehans, a prominent Swiss doctor, used a method he called ‘cellular therapy’ to treat Pope Pius XII. His method was quite cannibalistic: he would kill a pregnant ewe to obtain its alive fetus, minced the required organs and mixed them with a salt solution, then injected into the Pope’s wasted buttocks. It is not clear whether the trick worked, because Niehans never provided any evidence of efficacy.

Fast forward to 2016, a young doctor from California named Jesse Karmazin opened a clinic in Monterey where he offered blood plasma from healthy young people to people with a health problem. He claimed that the plasma could fight against disease such as Parkinson’s disease, multiple sclerosis, diabetes, cancer. He also advertised that the plasma could rejuvenate and revitalize people’s heath. The plasma came with a rather hefty price tag: $8000 per litre! However, in 2019 FDA warned that such a ‘therapy’ has ‘no proven clinical benefits for the uses for which these clinics are advertising them and are potentially harmful.’ As we can see, the journey from an orthodoxical doctor to a quackery practitioner is not far.

In Flesh Made New, Rasko and Power make a point that most of existing stem cell treatments are essentially medicinal cannibalistic. They write: “skin grafts, organ transplants, blood transfusions and stem cell therapies can be considered forms of medicinal cannibalism. In each case, part of the body is turned into a remedy that, while not actually eaten, is consumed by, or incorporated into, the patient.

So much for fantasy.

***

The French surgeon René Leriche once said that “Every surgeon carries within himself a small cemetery, where from time to time he goes to pray — a place of bitterness and regret, where he must look for an explanation for his failures”. If we replace the word ‘surgeon’ with the phrase ‘stem cell research’ we have a good summary of the past and current state of stem cell science. Indeed, the progress of stem cell science has been paved with unknown human lives for years and years before a modest success is known.

Most people tend to believe that the treatments they receive are safe and effective, that they have been rigorously tested and have passed stringent regulatory control. However, in stem cell science, the belief is flawed. Rasko and Power tell us that most advocated stem cell therapies are not evidence based; they have neither been rigorously tested nor passed regulatory control. The FDA has literally lost control over thousand of stem cell clinics that offer bogus treatments to unsuspected patients. And, the authors advise that ‘you need to be sceptical whenever you hear about an exciting new stem cell breakthrough, especially one that promises medical miracles. In all likelihood, it won’t live up to expectations.’

The public at large trusts that doctors and scientists produce a body of reliable knowledge for the benefit of humanity. However, this is increasingly not the case, because nowadays most of medical research findings are either false or unreliable. The marriage between fame, commercial interests, and scientific knowledge has produced a situation in which fame-seeking and profit motive cloud the ideal of dispassionate intellectual inquiry. Rasko and Power show that in the stem cell industry, the goal of relieving human suffering has sometimes become subservient to the pursuit of fame and money.

Are the authors trying to shame stem cell science? Absolutely not. They categorically state that ‘Our aim is not to discredit stem cell research […] We are marking on a map, so to speak, where the pitfalls and perils lie, the places where others have met with disaster and that should be avoided in future.’

I have enjoyed reading Flesh Made New very much. Using a narrative style, the authors deconstruct study by study, scientist by scientist, until we find ourselves immersed in the world of stem cell science. The good thing about this book is that it is not a US-centric narrative, because it documents scientists and work inside as well as outside USA (Yugoslavia, Ukraine, Canada, France, Japan, etc). There are lots of scientific information, but they are put in context of human interest, making it eminently readable by people of all backgrounds. Indeed, I think this book is a good primer for students beginning in the field of stem cell research, and a good reference sources for patients and the public alike.

As a non-native English speaker, I am hesitant to comment on the quality of language. However, I brave myself to say that the quality of writing is simply outstanding. There are lots of beautiful English expressions in the book that should be part of a teaching resource for science students. The language is non-technical and easy going. It is not an average popular science book, but readers don’t need a science degree to digest the information and data in the book.

A number of books on stem cells have been published, but Flesh Made New is the best treatment of this subject I have read so far. If you want to find out all about stem cells from the history of medical, ethical, and social perspectives, this is the must-read book for you. I highly recommend it to you.

____

Statement of CoI: I have no professional relationship with Dr Power and Professor Rasko. I have come to know Professor Rasko a few years ago when he gave a lecture at the Garvan Institute of Medical Research. I was impressed by his lecture. So, when this book was published only 4 weeks ago I was among the first to get hold of a copy to understand the current state of stem cell science.

Ngoa dụ, hi vọng, và tế bào gốc trị liệu: Đọc sách ‘Flesh Made New’

Flesh Made New (tạm dịch là ‘Thịt Tái Tạo’) là cuốn sách mới toanh của hai tác giả người Úc John Rasko [1] và Carl Power [2]. Cuốn sách là một chuyến tàu lịch sử 100 năm, bắt đầu từ đầu thế kỉ 20 đến đầu thế kỉ 21, về những thành công, thất bại, và cả gian dối trong khoa học tế bào gốc. Tác giả chỉ ra những xì căng đan, những chiêu trò ‘Mãi võ Sơn Đông’ trong kĩ nghệ tế bào gốc diễn ra khắp thế giới. Những thông tin trong sách còn là lời cảnh báo sâu sắc cho những ai tìm đến tế bào gốc trị liệu cho những căn bệnh mãn tính.

Bản tiếng Anh: https://bit.ly/3lgeOJW

Tiến sĩ Carl Power (trái) và Giáo sư John Rasko. Photo: raskolab.com.au

Tế bào gốc

“Tế bào gốc trị liệu” là một mệnh đề bị hiểu lầm rất nhiều. Tế bào gốc là gì? Trị liệu bằng tế bào gốc bao gồm những phương pháp nào? Tế bào gốc trị liệu được phê chuẩn cho điều trị bệnh nào? Các con buôn và bác sĩ đã lạm dụng và lừa gạt bệnh nhân ra sao? Tất cả những câu hỏi trên (và nhiều nữa) được hai tác giả John Rasko và Carl Power trả lời qua cuốn sách “Flesh Made New — the unnatural history and broken promise of stem cells” (lịch sử phi tự nhiên và những hứa hẹn cụi của tế bào gốc).

Sự phân lập tế bào trong cơ thể chúng ta là một hiện tượng nhị phân. Một tế bào nhơn thành 2 tế bào, 2 thành 4, 4 thành 8, vân vân. Mỗi giây, cơ thể chúng ta sản sinh ra 1 triệu hồng huyết cầu (tế bào máu đỏ) trong tuỷ xương. Mỗi tế bào máu đó có một tiền sanh bào (precursor) và có thể xem đó là một tế bào gốc. Mỗi cơ phận trong chúng ta có 1 tế bào gốc, và tiền sanh bào của tế bào gốc được gọi là embryonic stem cell (phôi bào gốc).

Khoa học tập trung vào phôi bào gốc và phôi của các sinh vật sống, vì đó chính là đơn vị căn bản nhứt của sự sống. Đơn vị đó ‘phóng’ chúng ta vào cuộc sống và nhân giống cho tương lai. Đơn vị đó cũng chính là mục tiêu của rất rất nhiều nghiên cứu trong quá khứ với hi vọng giúp cho chúng ta trường sanh. Nhưng quá trình đó lại sản sanh ra quá nhiều ngoa dụ và hi vọng. 

Vào đầu cuốn sách, tác giả đưa ra một nhận định về ngoa dụ làm tiền đề cho cuốn sách. Tác giả viết (dịch sang tiếng Việt): ‘Ngoa dụ có xu hướng quên. Nó hướng các đến tương lai hơn là quá khứ, cái mới nhứt hơn là lâu dài, những đột phá hơn là sự tiếp nối. Ngoa dụ qui chiếu mỗi khám phá là một ‘game-changer’, một sự khởi đầu mới, một lí do để nhìn về tương lai, không phải quá khứ.’

Do đó, nội dung cuốn sách là một chuyến du hành ngược thời gian về sự hình thành và phát triển của tế bào gốc. Đó là một thời gian dài 100 năm, với những thành công, những thất bại, và những xì căng đan. Gắn liền với những sự kiện đó là những nhà khoa học chân chánh, nhưng cũng có những con buôn hi vọng, những kẻ ích kỉ, lười biếng và lừa dối.

Độc giả sẽ biết qua những cột mốc thời gian quan trọng trong quá trình hình thành khoa học tế bào gốc, những tiến bộ cùng những liệu pháp điều trị bịp bợm mang danh khoa học tế bào gốc. Độc giả sẽ gặp những nhân vật như Alexis Carrel, hai vợ chồng Don Thomas, Jim Till, Earnest McCulloch, Shinya Yamanaka, James Thomson, Leroy Stevens. Bên cạnh những nhà khoa học thứ thiệt, độc giả cũng sẽ gặp những bác sĩ và nhà khoa học mà tác giả gọi là ‘charlatant‘ (tài tử) như Hwang Woo-suk, Haruko Obokata, Jesse Karmazin, Jon Sudbo, Piero Anversa, v.v. chuyên nấu nướng dữ liệu và tuyên bố khám phá nhưng với những hậu quả nghiêm trọng.

Alexis Carrel [2]

Có thể nói rằng câu chuyện tế bào gốc khởi đầu từ đầu thế kỉ 20. Năm 1912, Bác sĩ người Pháp Alexis Carrel, lúc đó làm nghiên cứu ở Viện Rockefeller (New York), chứng minh và sáng chế ra kĩ thuật nuôi cấy tế bào. Trong một thí nghiệm nổi tiếng, ông cắt mô tim của con gà 18 ngày tuổi thành nhiều mảnh và để trong một dung dịch ông gọi là ’embryonic juice’ (nhưng thật ra là huyết tương của con gà). Vài tháng sau ông thấy mô tim của con gà vẫn còn sống và tiếp tục tăng trưởng. Ông và cộng sự là Albert Ebeling công bố thí nghiệm này trên tập san Journal of Experimental Medicine. Báo chí như tờ New York Times hân hoan loan tin rằng mô tim của con gà vẫn còn đập nhịp ngay cả sau khi con gà đã chết từ lâu. Carrel nghĩ rằng ông đã tìm ra thuật trường sanh bất tử.

Một con gà nếu may mắn có thể sống đến 7-8 năm. Con gà sống lâu năm nhứt thế giới (Muffy) là 22 năm. Thế nhưng mô tim con gà mà Carrel ‘nuôi’ trong huyết tương sống mãi đến 1946 (2 năm sau khi Carrel qua đời), khi nguời ta phải tiêu huỷ mô tim gà. Tính ra, mô gà đó sống 34 năm (và chắc có thể còn sống nữa nếu không tiêu huỷ) sau khi mô gà được lấy ra và nuôi trong huyết tương.

Tuy nhiên, những gì xảy ra sau đó cho thấy quan sát và thí nghiệm của Alexis Carrel có vấn đề.  Vào năm 1961, Leonard Hayflick (Viện nghiên cứu Wistar ở Philadelphia) tiến hành một loại thí nghiệm như Carrel báo cáo trên Journal of Experimental Medicine, nhưng không lặp lại được kết quả.  Hayflick và đồng nghiệp soạn một bài báo và gởi cho Journal of Experimental Medicine (cơ quan chủ quản là Viện Rockefeller) để công bố, tuy nhiên bài báo bị tự chối. Sau cùng thì bài báo được công bố trên tập san Experimental Cell Research. Bài báo này được xem là ‘vàng ròng’, và đến nay đã được trích dẫn hơn 5000 lần. Sau khi bài báo được công bố, giới khoa học bắt đầu nghi ngờ về giả thuyết về sự trường sanh của mô và tế bào của Carrel.

Rất có thể Carrel đã làm thí nghiệm sai hoặc gian lận trong nghiên cứu. Có tin đồn trong giới khoa học thời đó rằng các mô tim gà đã chết, và nhóm nghiên cứu của Carrel phải thay thế bằng mô mới. Tuy nhiên, nghi ngờ này có thể xuất phát từ những người ganh tị, không làm được như Carrel. Nhưng nhóm nghiên cứu không cho phép bất cứ người ngoài nào vào xem cách họ làm thí nghiệm, và đó là tín hiệu cho thấy sự thiếu minh bạch của nhóm nghiên cứu.

Sau này thì giới khoa học biết rằng Carrel đã hoàn toàn sai. Thời gian sống của các tế bào có giới hạn, chớ không phải trường sanh. Khi các tế bào phân chia đến lần thứ 50 thì chúng sẽ chết. Mặc dù đó là một thí nghiệm có vấn đề và có thể gian lận, nhưng Carrel vẫn được xem là một người đi tiên phong về nghiên cứu tế bào gốc. Một nhà khoa học có thể nói là ‘tay ngang’ như bác sĩ Alexis Carrel làm thay đổi tất cả.

Năm 1912, Bác sĩ Alexis Carrel được trao giải Nobel y sinh học do sáng chế ra kĩ thuật khâu mạch máu và ghép huyết quản. Ông là nhà khoa học Mĩ (nhưng quốc tịch Pháp) đầu tiên nhận giải Nobel y sinh học.

Cha đẻ của khoa học tế bào gốc: James Till và Earnest McCulloch

Ý tưởng về tế bào gốc không phải là mới, vì đã được đưa ra bàn luận từ cuối thế kỉ 19. Người khởi xướng cuộc bàn luận là Paul Ehrlich (người khám phá ra cách chữa trị bệnh giang mai). Nhưng người đầu tiên đề ra thuật ngữ tế bào gốc là bác sĩ huyết học người Đức tên là Artur Pappenheim. Lúc đó (1905), Pappenheim gọi là ‘stemmzelle‘ (stem cell).

Tuy nhiên, James Till và Earnest McCulloch mới là cha đẻ của một khoa học mới: “stem cell science”. Vào đầu thập niên 1960s, Till và McCulloch nghiên cứu về ảnh hưởng của phóng xạ đến tuỷ xương trong chuột tại Viện nghiên cứu ung thư Ontario (Ontario Cancer Institute). Qua hàng loạt thí nghiệm họ nhận ra những tế bào mà họ đặt tên là ‘multipotent stem cells‘ (tế bào gốc đa năng). Họ công bố phát hiện này trên một tập san ít ai biết đến Radiation Research vào năm 1961, và sau đó hai bài khác trên Nature năm 1963. Với công trình trên Nature, Till và McCulloch đã giải quyết một vấn đề mà trước đó còn tranh cãi: tất cả các tế bào máu đều xuất phát từ 1 tế bào, và đó chính là ‘stem cell‘.

Phôi bào gốc (embryonic stem cells – ES): Leroy Stevens

Năm 1970, một nghiên cứu sinh hậu tiến sĩ tên là Leroy Stevens để ý thấy những con chuột thuộc dòng ‘129’ mà anh ta nghiên cứu có tinh hoàn xưng lên mà anh gọi là teratoma. Đây là một dạng ung thư có thể lan sang các cơ phận khác trong cơ thể. Khám phá này làm thay đổi hoàn toàn sự nghiệp của Stevens, và anh quyết tâm theo đuổi nghiên cứu tế bào gốc.

Con đường từ teratoma đến stem cell là cả một đoạn đường gian nan và đầy những thất bại. Stevens cắt các teratoma và tách tế bào, rồi chích các tế bào này vào chuột khác và ung thư xảy ra. Ông gọi đó là ‘cell of origin‘. Năm 1970, Stevens công bố bài báo trên Nature, và ông gọi đó là ’embryonic stem cells.’ Khám phá embryonic stem cells (hay viết tắt là ES hay ESC, tạm dịch là phôi bào gốc) được xem là một trong những phát hiện quan trọng nhứt trong lịch sử sinh học.

Nhiễm phóng xạ và ghép tuỷ xương: Egon Lorenz

Hai trái bom nguyên tử ở Hiroshima và Nagasaki cung cấp cho giới khoa học nhiều bài học về ảnh hưởng của phóng xạ. Một trong những tác động đó là phóng xạ tiêu huỷ các mô sản xuất máu trong xương, làm cho cơ thể thiếu 3 tế bào máu (hồng cầu, bạch cầu và platelet). Thiếu hồng cầu (erythrocyte) cơ thể con người sẽ ‘đói’ oxygen, và bệnh nhân cảm thấy mệt mỏi, da tái, và lẫn lộn. Thiếu bạch cầu (leukocytes) dẫn đến suy giảm hệ thống miễn dịch, và cơ thể không có cơ chế phòng vệ chống lại các nhiễm khuẩn. Thiếu platelet làm cho máu không đong được và khi bị thương thì dẫn đến chảy máu một cách khó kiểm soát. Đây là những triệu chứng của nhiễm phóng xạ (có khi còn gọi là radiation sickness), và sau này được mệnh danh là ‘bone marrow syndrome‘ (hội chứng tuỷ xương).

Vấn đề đặt ra là tìm phương pháp chữa trị hội chứng tuỷ xương. Từ một thí nghiệm do Leon Jacobson thực hiện trên chuột năm 1949, Egon Lorenz (Viện ung thư quốc gia Mĩ) đi đến một phát hiện quan trọng. Năm 1951, Lorenz cho chuột bị phơi nhiễm phóng xạ,  và sau đó ông lấy tuỷ xương từ một con chuột khác (nhưng cùng giống) chích vào chuột bị nhiễm phóng xạ. Kết quả cho thấy chuột bị nhiễm phóng xạ sống. Thí nghiệm này được lặp lại những tuỷ xương từ một giống chuột khác, và hiệu quả kéo dài tuổi thọ của chuột cũng được ghi nhận.

Ngày nay, chúng ta nghĩ đến ghép tủy xương như là một liệu pháp điều trị ung thư máu, nhưng liệu pháp này không phải bắt đầu bằng ung thư mà qua nhiễm phóng xạ.

Cha đẻ ghép tuỷ xương: Don và Dottie Thomas

Don Thomas được ghi nhận như là ‘cha đẻ’ của ghép tuỷ xương (‘father of bone marrow transplantation’) và là một nhân vật lớn trong lịch sử y học. Don Thomas tốt nghiệp cử nhân và cao học khoa học xã hội, sau đó theo học y khoa tại ĐH Harvard và tốt nghiệp bác sĩ nằm 1946. Ông rất đam mê với ghép tuỷ xương từ khi làm nội trú tại Bệnh viện Peter Bent Brigham ở Massachusetts.

Người cộng sự đắc lực nhứt của ông chẳng ai khác hơn là bà vợ Dorothy (hay Dottie) Martin. Hai người gặp nhau khi còn là sinh viên tại ĐH Texas tại Austin. Cuộc gặp gỡ rất tình cờ khi cô sinh viên Dottie quăng một nắm tuyết và một cách ngẫu nhiên trúng vào anh chàng Don Thomas đang đi trên đường. Hai người sau đó quen nhau và đi đến hôn nhân, sống bên nhau suốt 70 năm trời. Bà là người đã viết lá thư và bài luận văn xuất sắc để Don Thomas được ĐH Harvard chấp nhận cho học trường y. Sau khi Don tốt nghiệp, bà bỏ nghề báo chí và làm trợ lí trong phòng thí nghiệm do Don quản lí. Bà là người quản lí labo, quản lí nhân sự, lấy máu của bệnh nhân, thu thập dữ liệu, và biên tập các bản thảo bài báo của ông chồng.

Năm 1955, Dottie theo chồng về làm tại một bệnh viện ‘vô danh’ tên là Mary Imogene Bassett ở Coopertown, New York, nơi mà ông thực hiện những công trình nghiên cứu thuộc hàng đột phá. Ở đây, ông đã thực hiện giấc mơ ghép tuỷ xương. Câu nói ‘đằng sau mỗi bác sĩ là một bãi tha ma‘ rất đúng với trường hợp của Don và Dottie Thomas. Trong giai đoạn đầu ghép tuỷ xương, tất cả 6 bệnh nhân đều chết! Don và Dottie viết bài báo khoa học báo cáo những thất bại đó như là một cảnh báo đến cộng đồng khoa học.

Năm 1963, Don và Dottie dời về Seattle, nơi mà Don nhận chức trưởng labo nghiên cứu ung thư thuộc ĐH Washington. Tại đây, Don thuyết phục bác sĩ Willian Hutchinson xây dựng một toà nhà, một trung tâm vĩnh viễn cho Don làm nghiên cứu ung thư. Trung tâm này lấy tên là Fred Hutchinson Cancer Research Center, vì bác sĩ William lấy tên người anh của ông tên Fred là một ngôi sao bóng cầu. Trung tâm Hutch (được gọi ngắn như thế) khánh thành vào năm 1975. Tại đây, bác sĩ Don Thomas đã thành công ghép tuỷ xương cho bệnh nhân ung thư máu, được xem là liệu pháp tế bào gốc đầu tiên và thành công nhứt cho đến nay. Năm 1990, Don Thomas và Josepth Murray được trao giải Nobel y sinh học vì có công trong việc ghép tạng.

Phôi bào gốc đa năng: James Thomson và vấn đề y đức

Tuy nhiên, ngoài ghép tuỷ xương ra, không có một ứng dụng nào khác của tế bào gốc cho điều trị. Người đầu tiên tạo ra các dòng tế bào ES bằng cách tiêu huỷ phôi thai là Jamie Thomson. Công trình của Thomson gây ra rất nhiều tranh cãi về đạo đức, bởi vì các mà ông làm là giết tế bào, có thể xem là một ‘tội phạm’. Đối với nhiều người việc tiêu huỷ phôi thai là không chấp nhận được vì họ xem đó là ‘giết người.’

Tuy nhiên, nghiên cứu ES vẫn tiếp tục và qua các công trình của Shinya Yamakata (Nhật) và John Gurdon (Anh), tiềm năng của phôi bào gốc trở thành một niềm hi vọng của giới khoa học trong rất nhiều chuyên ngành khác nhau.

Những nhân vật chánh và công trình nghiên cứu trong quá trình hình thành chuyên ngành khoa học tế bào gốc.

Medicinal cannibalism: Ăn thịt, uống máu đồng loại

Có thể xem cách làm của Thomson là một dạng của ‘Medicinal cannibalism‘ (tức chữa trị bằng cách ăn thịt đồng loại). Vào thời xa xưa, các chiến binh La Mã sau khi chiến thắng họ thường giết kẻ chiến bại, uống máu họ hay móc gan ra ăn. Hành động man rợ đó được xem là có hiệu quả điều trị bệnh động kinh và các bệnh khác. Uống máu và ăn thịt của Chúa được xem là có hiệu quả cứu rỗi linh hồn chúng ta. Ngày nay, tất cả những ghép tạng như ghép da, truyền máu, tế bào gốc trị liệu đểu được xem là Medicinal cannibalism.

‘Liệu pháp’ chữa trị bằng cách ăn thịt đồng loại vẫn còn tiếp diễn nhưng dưới các hình thức khác. Vài năm trước một nghiên cứu từ ĐH Harvard gây ra nhiều hi vọng vì tác giả cho rằng máu của chuột con có thể cải thiện sức khoẻ tinh thần và thể chất cho chuột cao tuổi. Mặc dầu bằng chứng khoa học chưa vững vàng, nhưng đã có những doanh nghiệp triển khai ý tưởng đó. Jesse Karmazin, một bác sĩ trẻ mới 32 tuổi, thành lập một trung tâm chữa trị bằng cách cho bệnh nhân uống plasma (huyết tương) từ những tình nguyện viên tuổi 16-26. Mỗi lít huyết tương như thế tốn $8000 USD.  Karmazin cho rằng chỉ cần vài lít huyết tương sẽ làm cho bệnh nhân trẻ hơn, cảm thấy khoẻ hơn và giúp chống lại các bệnh mãn tính như Parkinson, tiểu đường, mất trí nhớ, v.v. Dĩ nhiên, những gì mà Karmazin áp dụng chẳng có một chứng cớ khoa học nào cả.

Tài tử và gian lận khoa học

Nhưng Karmazin chỉ là một trong số hàng vạn ‘con buôn’ tế bào gốc trị liệu trên thế giới. Trong cuốn sách Flesh Made New, độc giả sẽ gặp các con buôn với đầy đủ bằng cấp khoa học, chức danh khoa học cao ngất ngưởng như Paul Niehans (Thuỵ Sĩ), Hwang Woo-Suk (Nam Hàn), Jon Sudbo (Na Uy), Haruko Obokata (Nhật), Piero Anversa (Mĩ), v.v. Vào thập niên 1950s, Paul Niehans từng là bác sĩ điều trị cho Đức Giáo hoàng Pius XII. Cách ông điều trị khá là táo bạo: tìm những con cừu cái để giết và lấy trái tim của bào thai, rồi xay nhuyễn, trộn với muối, lọc ra và lấy chất lỏng chích vào mông của Đức giáo hoàng. Không ai biết hiệu quả của liệu pháp này ra sao, vì chẳng ai biết cơ chế của điều trị như thế nào.

Piero Anversa là một nhà khoa học nổi danh vào đầu thế kỉ 21. Anversa nổi tiếng với công trình thí nghiệm mà trong đó ông tiêm tế bào gốc (lấy từ tuỷ xương) vào những con chuột bị suy tim. Các con chuột cải thiện rõ và các cơ tim tăng trưởng ngoạn mục. Anversa và đồng nghiệp công bố kết quả trên tập san lừng danh Nature. Sau đó, Anversa còn cho ra hàng loạt nghiên cứu như tái tạo trái tim bằng tế bào gốc, làm cho giới khoa học mở mắt và kinh ngạc. Ông trở thành một ‘rock star’ trong thế giới khoa học.

Thế nhưng các đồng nghiệp trong chuyên ngành không thể lặp lại nghiên cứu của Anversa. Ngay cả nhóm của Anversa cũng không lặp lại được kết quả mà họ công bố trước đây! Nhưng không ai nghi ngờ rằng Anversa gian dối trong thí nghiệm cả, vì ông là người rất dễ mến, một ‘gentleman’ đúng theo nghĩa của chữ, ông chào đón mọi người đến labo ông để xem thí nghiệm. Nhưng càng ngày số labo không lặp lại được thí nghiệm của Anversa càng nhiều.

ĐH Harvard mở cuộc điều tra về dữ liệu của Anversa. Uỷ ban điều tra kết luận rằng Anversa và 2 cộng sự của ông đã giả tạo dữ liệu. Họ giả tạo số liệu và hình ảnh. Và, họ đã giả tạo dữ liệu hàng chục năm trong hơn 10 bài báo khoa học. ĐH Harvard sa thải Anversa và 2 cộng sự, yêu cầu rút lại 34 bài báo khoa học của nhóm tác giả. Chánh phủ Mĩ thì yêu cầu Anversa phải trả lại 10 triệu USD mà NIH đã tài trợ cho ông trong thời gian qua. Hành động giả tạo dữ liệu của Anversa đã gạt được hàng ngàn nhà khoa học trong một thời gian dài.

Tại sao Anversa làm vậy? Tác giả Rasko và Power đưa ra một nhận xét cũng như là một câu trả lời: sự bất lương trong khoa học hưng thịnh trong điều kiện mà niềm hi vọng đạt đỉnh điểm, khi mà áp lực thành công và  hứa hẹn phần thưởng cao nhứt (“bad science flourishes where hopes are highest, where the pressure to succeed and the promise of reward are greatest“).

Hoài nghi, hoài nghi, và hoài nghi

Tế bào gốc được ví von như là một chất liệu thô, hay một nhà máy có thể tạo ra (hay tái tạo) tất cả các mô và cơ phận trong cơ thể chúng ta. Tế bào gốc hiểu theo nghĩa đó là một cứu cánh nhưng cũng là một phương tiện để đạt lí tưởng trường sanh, hay ít ra là giải thoát nhân loại khỏi tất cả những căn bệnh hiểm nghèo làm cho chúng ta phải chết đi.

Do đó, không ngạc nhiên khi hơn 10 năm qua, chúng ta đã nghe rất nhiều về tế bào gốc trị liệu. Qua truyền thông đại chúng, tạp chí khoa học thường thức, và qua chính các nhà khoa học. Một số nhà khoa học và bác sĩ quảng bá tế bào gốc một cách nhiệt tình. Các tổ chức tài trợ cho nghiên cứu khoa học và các nhà mạnh thường quân tích cực ủng hộ giới khoa học trong việc nghiên cứu. Bệnh nhân trong cơn tuyệt vọng tìm đến tế bào gốc như là một hi vọng sau cùng. Tất cả 3 nhóm đó — truyền thông, giới khoa học và bệnh nhân — đã sản sanh ra rất nhiều ngoa dụ và hi vọng.

Cho đến nay, tế bào gốc chỉ được phê chuẩn cho điều trị ung thư máu. Đối với các bệnh khác, mặc dù hàng tỉ USD đã được bỏ ra để nghiên cứu, nhưng cho đến nay chưa có bất cứ một liệu pháp tế bào gốc (phôi bào gốc) nào được phê chuẩn cho điều trị lâm sàng. Đó là thông điệp mà tác giả nhấn mạnh và muốn gởi đến độc giả.

Hai tác giả Rasko và Power khuyên chúng ta là nên hoài nghi bất cứ thông tin nào về đột phá trong tế bào gốc trị liệu, đặc biệt là những hứa hẹn về phép mầu, bởi vì những ‘phép mầu’ đó và những ‘đột phá’ đó cuối cùng chỉ là ngoa ngôn và có khi cả lừa đảo và gian dối.

Flesh Made New là một cuốn sách đáng đọc cho bất cứ ai quan tâm đến tế bào gốc trị liệu. Nó là một nguồn tham khảo tuyệt vời cho những ai cần tìm hiểu về tế bào gốc và lịch sử y học hiện đại. Tác giả là người Úc, nên cuốn sách không phạm phải cái mà tôi gọi là ‘US Centric’ (tức là cái gì cũng qui về Mĩ). Trong thực tế, tác giả ghi nhận những đóng góp của các nhà khoa học ngoài Mĩ, kể cả Nam Tư (Yougoslavia). Điều vui vui là bạn đọc cũng sẽ thấy cái thói gian dối rất trẻ con của giới chánh trị thời Soviet về nghiên cứu khoa học.

Văn phong trong cuốn sách chỉ có thể mô tả bằng hai chữ ‘tuyệt vời’. Nội dung cuốn sách là những câu chuyện, và tác giả kể chuyện rất hay. Bạn đọc không cần phải có bằng cấp về khoa học để thấu hiểu vấn đề họ trình bày trong các câu chuyện. Riêng tôi thì còn chú ý đến cách dùng từ vô cùng trong sáng và cách hành văn gọn gàng. Do đó, nếu bạn học tiếng Anh, thì đây cũng là cuốn sách dành cho bạn.

_____

[1] Giáo sư John Rasko là một nhà khoa học thành danh, mà tôi đã có dịp giới thiệu trước đây khi ông đến Viện Garvan giảng về khoa học tế bào gốc. Ông là bác sĩ chuyên khoa huyết học, giáo sư thuộc Khoa Y, Đại học Sydney, Úc. Ngoài ra, ông còn giữ nhiều trọng trách trong các hiệp hội về tế bào gốc như Australasian Gene & Cell Therapy Society (sáng lập viên và chủ tịch 2003-2005), International Society for Cell & Gene Therapy (phó chủ tịch 2008-2012). Ông là tác giả của hơn 160 công trình khoa học được công bố trên những tập san y khoa về tế bào gốc, di truyền học, công nghệ sinh học, và sinh học phân tử.

[2] Tiến sĩ Carl Power là một nhà văn, chuyên về lịch sử và triết lí y khoa. Ông tự xem mình là một học sinh muôn đời, đi tìm hiểu về khái niệm sự sống qua các thời đại.

[3] Bác sĩ Alexis Carrel là một nhà phẫu thuật người Pháp nhưng ông thành danh ở Mĩ. Tháng 5/1903, Bác sĩ Alexis Carrel tham gia một nhóm người hành hương về Lourdres, nơi nổi tiếng có ‘nước thánh’ có thể chữa trị bất cứ bệnh nào. Mặc dù Carrel nghi ngờ câu chuyện nước thánh, nhưng ông vẫn tham gia đoàn đi bằng xe lửa. Trên chuyến xe, ông khám một cô gái 17 tuổi bị bệnh lao và viêm phúc mạc (tuberculous peritonitis) rất nặng, đang hôn mê và đang chờ chết. Ông cho biết là cô gái sẽ chết. Những người trong đoàn hành hương bèn đổ ‘nước thánh’ lên bụng cô gái, và kì diệu thay, chỉ vài phút sau thì cô không còn hôn mê. Tối hôm đó, Carrel khám lại và thấy bụng cô gái đã phẳng ra và không còn khối u nào. Ông sửng sốt trước sự cải thiện thần kì đó, và tin rằng mình đang chứng kiến một phép mầu. Ông cảm thấy mình có trách nhiệm báo cáo những quan sát của mình một cách khách quan, và ông đã làm việc đó. Tuy nhiên, sau đó thì ông bị đồng nghiệp phê bình nặng nề rằng ông cả tin, dễ bị lừa gạt, không xứng đáng là một ‘bác sĩ’. Điều trớ trêu là các tu sĩ cũng phê phán ông gay gắt vì ông dám nghi ngờ hiệu quả thần kì của nước thánh. Những gì xảy ra sau đó là một sự nghiệt ngã đối với ông: đồng nghiệp cho rằng ông không phải là nhà khoa học, ông nhiều lần thi vào một vị trí giảng dạy trong trường y nhưng đều bị đánh rớt. Quá bất mãn trược sự bất công của thiết chế y khoa thời đó, ông quyết định bỏ nước Pháp và lưu lạc sang Mĩ. Và, tại Mĩ ông đã làm nên lịch sử, và được trao giải Nobel Y sinh học.