Kurvenkopien

(12. Dezember 2012) Wenn ein Whistleblower die Pfeife hebt, stockt gewissen Leuten der Atem. „Gewisse Leute“, dazu gehören auch Wissenschaftler, die gegen die gute wissenschaftliche Praxis verstoßen haben – die plagiiert haben, die Daten mehrmals für verschiedene „Experimente“ verwendet haben, oder die diese gleich komplett erfunden haben.

Whistleblower können ihre Anschuldigungen mittlerweile auf diversen Online-Plattformen öffentlich machen – eine davon heißt Science Fraud (www.science-fraud.org/). Ob an den entsprechenden Verdachtsmomenten tatsächlich etwas dran ist und welche Rollen welche Beteiligten dabei spielten, klärt sich jedoch oft erst nach Monaten – wenn überhaupt.

Seit einiger Zeit steht die Kardiologin Uta Hoppe in einem solchen Science Fraud-„Fall“ am Pranger. Uta Hoppe ist Expertin für Elektrophysiologie und wurde 2011 als Primaria und Vorstand an die Salzburger Universitätsklinik für Medizin II, Kardiologie und internistische Intensivmedizin berufen. Zuvor arbeitete sie zehn Jahre als Oberärztin am Herzzentrum, Klinik III für Innere Medizin der Universität zu Köln und leitete dort die Arbeitsgruppen „Molekulare Kardiologie und Elektrophysiologie“ sowie „Herzinsuffizienz und Arrhythmien“.

Am 13. Juli 2012 veröffentlichte der Science Fraud-Autor „Fraudster“ unter dem Titel „An electrifying case of image manipulation“ Analysen von Kurven elektrophysiologischer Patch Clamp-Ableitungen aus mehreren Publikationen, allesamt mit Uta Hoppe als korrespondierender Autorin. Laut „Fraudster“ hatte ein Whistleblower mit dem Pseudonym „eFizzer“ die Analysen durchgeführt und an Science Fraud geschickt. Die von „eFizzer“ offenbarten „Unstimmigkeiten“ in den dargestellten Messungen waren indes so schlüssig, dass eigentlich nur der Verdacht der Datenmanipulation stehen bleiben konnte.

In dem Beitrag verglich Science Fraud vor allem mehrere Abbildungen elektrophysiologischer Ableitungen aus Patch-Clamp-Einzelkanalmessungen, die Hoppe et al. an isolierten Mitoplasten (Mitochondrien ohne äußere Zellmembran) von Herzmuskelzellen durchgeführt hatten. Ergebnis der Analyse: Einzelne „Stromkurven“ erscheinen mitunter doppelt bis vierfach in einer Experimentserie; manche Ableitung wurde vertikal gespiegelt und an anderer Stelle des gleichen Papers als unabhängige „Messung“ nochmals abgedruckt; weitere Messspuren wiederholen sich identisch sowohl innerhalb desselben als auch über verschiedene Manuskripte.

Zufall scheidet aus

Ein besonders krasses Beispiel liefert Abb. 2A aus einem Paper von Dennis Rottländer et al. im Journal of Clinical Investigation (vol. 120: 1441-53) (siehe Abb.1). In dieser Abbildung alleine spürte „eFizzer“ insgesamt 22 (!) Duplikationen von Messkurven auf. „Fraudster“ schreibt dazu:

„This one truly has to be seen to be believed! Every single trace in the same colored box is cloned. By my count, this one Figure alone has 22 separate duplications!“

Abb. 1: Fig. 2A aus Rottlaender D. et al., J. Clin. Invest. 2010, 120: 1441-53. Geklonte Kurven elektrophysiologischer Ableitungen in gleicher Farbe. Größeres Bild hier, Details siehe Text.

Ein Beispiel für die Wiederverwendung einer gespiegelten Messspur präsentierte Science Fraud aus der Abbildung 1D des frischen Artikels von Dennis Rottländer et al. in Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS 2012, 109: E242-51) (siehe Abb. 2). Science Frauds Kommentar hierzu:

„In the [...] example, the trace is re-used by flipping it vertically, which is (ahem) unlikely to occur by accident.“

Abb. 2: Fig. 1D aus D. Rottländer et al., PNAS 2012, 109: E242-51. Gespiegelte Spuren rot gerahmt. Größeres Bild hier, Details siehe Text.

Neben diesen beiden Artikeln beschrieben „eFizzer“ und „Fraudster“ zudem noch mehr solcher Seltsamkeiten in den zwei folgenden, weiteren Veröffentlichungen aus Uta Hoppes Kölner Zeit:

• Er F. et al., Circulation 2004, 110(19): 3100-7, und

• Michels G. et al., PLoS One 2008, 3(1): e1511.

Zu letzterem Artikel hat Science Fraud gar noch mehr als die reine Wiederverwertung von elektrophysiologischen Messkurven zu bieten. „Fraudster“ schreibt:

„This is an interesting one, because the same paper has already been subject to a correction comment this year. One of its Figures (Figure 3) is 100% identical in every way, to Figure 1 of Michels G. et al.,  Cardiovasc Res 2008; 78: 466-75.“

Dabei handelt es sich um eine Abbildung mit sechs (!) Teilen, die in beiden Artikeln komplett identisch erscheint.

Laborjournal legte alle inkriminerten Abbildungen nochmals mehreren Elektrophysiologie-Experten zur unabhängigen Prüfung vor. Deren übereinstimmendes Fazit: „Identische Ableitungen aus Patch-Clamp-Messungen kommen in der Natur nicht vor.“ Genausowenig sei es möglich, „Hintergrundrauschen“ als Grund für identisch aussehende Messspuren anzuführen.

Einer von ihnen erklärte dies so:

„Jeder Blitz (Strom) hat eine besondere Form (ähnlich aber nicht gleich), welche Sie kein zweites Mal sehen werden, obwohl gleiche Bedingungen vorliegen. So kann man sich vielleicht auch das ‚Rauschen‘ von Kleinstströmen während Patch-Clamp-Messungen vorstellen. Kein Rauschen gleicht dem anderen und Strommuster von Einzelkanalmessungen oder Ganzzellmessungen kommen auch nicht ‚doppelt‘ vor.“

Also tatsächlich pures „Copy and Paste“ von Messkurven?

Die von Laborjournal befragten Experten fanden jedenfalls noch mehr vermeintliche Kurvenkopien, die im Science Fraud-Artikel nicht erwähnt werden. Dies zum einen in den bei Science Fraud bereits angezeigten Artikeln, zum anderen aber auch in bis dato ungenannten Veröffentlichungen.

Pures „Copy and Paste“?

So offenbarten sich etwa weitere Kurvenspiegelungen in Fig. 1E und Fig. 2C des Artikels Rottländer et al., PNAS 2012, 109: E242-51. Und auch in der bisher nicht erwähnten Veröffentlichung G. Michels et al., Circulation 2009, 119:2435-43 erbrachte die Analyse den Verdacht einer merkwürdigen Doppelung in den Einzelkanalmessungen der Fig. 1C (siehe Abb. 3).

Abb. 3: Fig. 1C aus G. Michels et al., Circulation 2009, 119:2435-43. Geklonte Spuren sind vergrößert grün eingefasst (unten). Größeres Bild hier, Details siehe Text.

Fast alle in dem Science Fraud-Beitrag erwähnten Journals haben inzwischen Errata und Korrekturen zu den angeprangerten Artikeln veröffentlicht.

Ein wenig seltsam stellt sich dies jedoch gerade im Fall des Papers D. Rottländer et al., JCI 2010, 120:1441-53 dar – Sie erinnern sich, das mit den 22 Duplikationen. Im Online-Inhaltsverzeichnis der entsprechenden Ausgabe von JCI steht hinter dem Titel in Signalrot „Retraction“. Klickt man darauf, erhält man lediglich den Titel des Papers, und darunter heißt es:

„This article currently is not available but will be published December 3, 2012.“

Nicht nur deswegen fragte Laborjournal bei den einzelnen Journals nach. Insbesondere ging es auch darum, zu erfahren, wer konkret den Impuls zu den Korrekturen gegeben hatte.

Eine Stellungnahme erhielt Laborjournal allerdings nur von PNAS. Per E-Mail teilte deren Editorial Office mit, dass ein Leser das Magazin bereits am 17. Mai 2012 auf die „Unstimmigkeiten“ in der Arbeit von Rottländer et al., PNAS 2012, 109: E242?51, aufmerksam gemacht habe. Kurz nach Erscheinen des Science Fraud-Beitrags veröffentlichte PNAS schließlich die entsprechende Korrektur auf PNAS online.

Uta Hoppe selbst war es offensichtlich nicht. Als sie erstmals von Laborjournal auf all die Unstimmigkeiten angesprochen wurde, bezeichnete sie diese übrigens als „Kopierfehler“, die beim Zusammenstellen der Manuskripte zustande gekommen sein sollten.

Vielmehr drängt sich der Verdacht auf, dass der Whistleblower mit dem Pseudonym „eFizzer“ nicht nur Science Fraud, sondern auch die betroffenen Journals über die vermeintlichen Datenmanipulationen in Kenntnis setzte.

Ein schriftliches Geständnis

Hoppes Förderer, der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG), sind deren „Kopierfehler“ jedenfalls auch seit Mai bekannt. Auf die Nachfrage, ob die DFG dem Verdacht auf wissenschaftliches Fehlverhalten in der ehemaligen Kölner Gruppe von Uta Hoppe nachgehe, erhielt Laborjournal am 26. Oktober 2012 zur Antwort:

„Die DFG kann bestätigen, dass ihr im Mai 2012 der Vorwurf wissenschaftlichen Fehlverhaltens gegen Frau Professor Hoppe angezeigt wurde. Der Vorwurf betraf mehrere Publikationen sowie ein zur Publikation eingereichtes Manuskript. Alle Publikationen sowie das Manuskript basieren auf Förderungen durch die DFG und nennen Frau Professor Hoppe als Corresponding author.

Die DFG hat daraufhin zur Klärung gemäß ihrer Verfahrensordnung zum Umgang mit wissenschaftlichem Fehlverhalten zunächst ein Vorprüfungsverfahren in der DFG-Geschäftsstelle und in einem weiteren Schritt ein förmliches Untersuchungsverfahren eröffnet. Das förmliche Untersuchungsverfahren wird vom DFG-Ausschuss zur Untersuchung von Vorwürfen wissenschaftlichen Fehlverhaltens durchgeführt. Das Verfahren richtet sich gegen Frau Professor Hoppe sowie gegen Herrn Dr. Dennis Rottländer, einen Mitarbeiter in der Arbeitsgruppe von Professor Hoppe in Köln und Salzburg, der Erstautor in zwei der betroffenen Veröffentlichungen ist.“

Ob all den „seltsamen“ Kurvenduplikaten tatsächlich wissenschaftliches Fehlverhalten zugrunde liegt, untersucht und entscheidet nun die Kommission zur Sicherung der guten wissenschaftlichen Praxis an der Uni Köln. Im November wollte diese sich mit dem Thema befassen, wie die Uni-Pressestelle per E-Mail mitteilte. Dann muss die Neu-Salzburgerin Uta Hoppe dem Dekan der Universität Köln wegen des Verdachts wissenschaftlichen Fehlverhaltens Rede und Antwort stehen. Interessanterweise jedoch erfuhr die Universität Köln erst Anfang Oktober 2012 von den Vorwürfen gegen Hoppe – fünf Monate, nachdem die Journals kontaktiert worden waren und drei Monate nach dem Eintrag auf Science Fraud.

Am 17. Oktober 2012 nahm schließlich Uta Hoppe per E-Mail gegenüber Laborjournal Stellung zu dem „Fall“. Hoppe erklärte, dass einer ihrer Mitarbeiter ein schriftliches Geständnis abgelegt habe, wonach dieser „elektrophysiologische Daten gefälscht“ und sie damit „bewusst und zielgerichtet getäuscht“ habe. Diese Aussage von Uta Hoppe bestätigten daraufhin ihre beiden Mitautoren Gerd Heusch, Pathophysiologie Uni Essen, und Rainer Schulz, Physiologie Uni Gießen.

Laborjournal hat bis heute weder das Geständnis gesehen, noch Hoppes geständigen Mitarbeiter erreicht. Dieser reagierte weder auf E-Mails, noch war er telefonisch zu erreichen. Am 23. Oktober 2012 erklärte man lediglich lapidar, dass der betreffende Mitarbeiter nicht mehr am Salzburger Klinikum arbeite.

Bleibt noch die Deutsche Gesellschaft für Kardiologie (DGK). Diese hatte nämlich 2011 ausgerechnet eine der inkriminerten Publikationen des Kölner bzw. Salzburger Teams um Uta Hoppe mit ihrem Oskar-Lapp-Forschungspreis geehrt. Konkret war dies die Studie von Rottländer et al. mit dem Titel „Connexin 43 acts as a cytoprotective mediator of signal transduction by stimulating mitochondrial K_ATP channels in mouse cardiomyocytes“ in JCI 2010, 120: 1441-53.

Wir erinnern uns – das ist genau der Artikel mit den mindestens 22 Kurvenduplikationen (Abb. 1), den JCI momentan zurückgezogen hat, aber im Dezember auf irgendeine Weise wieder veröffentlichen will. Auf die Nachfrage, ob die DGK nun aufgrund dieser jüngsten Entwicklungen die Möglichkeit in Betracht ziehe, den an Rottländer verliehenen Preis wieder zurückzuziehen, antwortete diese nur unverbindlich:

„Angesichts des durch die DFG eingeleiteten Verfahrens sieht die DGK keine Notwendigkeit einer zusätzlichen Prüfung und wird das Ergebnis des DFG-Verfahrens abwarten.“

Was es da abzuwarten gibt, bleibt schleierhaft. Denn das Vertrauen in das Paper ist nicht nur durch die vorübergehende (?) Retraktion nachhaltig erschüttert. Selbst der Gießener Ko-Autor der Studie Schulz räumt ein, dass „die elektrophysiologischen Daten dieser Publikation, d.h. der direkte Kanalnachweis, nicht haltbar“ seien. Damit, so Schulz weiter, wäre auch der Nachweis des mitochondrialen K_ATP-Kanals in Maus-Kardiomyozyten im Rahmen des Papers komplett dahin. Immerhin eine der Kernaussagen des Papers.

Und wer bleibt im Regen?

Summa summarum scheint demnach klar, dass es sich bei den angeprangerten „Unstimmigkeiten“ tatsächlich um gezielte Datenmanipulation handelt. Die beteiligten Gremien müssen nun noch klären, welchen Anteil und welches Wissen Uta Hoppe selbst und ihre Ko-Autoren jeweils hatten – und dann die entsprechenden Konsequenzen ziehen.

Bleibt noch die Rolle der Whistleblower – wie in diesem Fall „eFizzer“ und „Fraudster“. Aus gutem Grund geben sie sich Pseudonyme und bleiben damit anonym. Denn die Gefahr, als Nestbeschmutzer beschimpft zu werden, wenn sie mit dem Finger auf vermeintliche Betrüger zeigen, ist groß.

Hoppes Kooperationspartner Gerd Heusch hat jedenfalls seine eigenen Erfahrungen mit dieser Spezies und beschreibt die zwiespältige und nicht immer faire Haltung der Forschergemeinde gegenüber Whistleblowern mit einem „Regengleichnis“:

„Whistleblowing ist wie ein heilsamer Regen – man mag ihn nicht, aber er reinigt. Aber man braucht einen Regenschirm, um auch Personen und Daten, die nicht beschädigt werden sollen, zu schützen.“

BOX 1:

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BOX 2:

Worum geht es in den Publikationen von Uta Hoppe et al.?

Grundsätzlich geht es um das pathophysiologische Geschehen, das einem akuten Herzinfarkt zugrunde liegt.

Einem Herzinfarkt geht meist eine Phase schwerer Minderdurchblutung des Herzmuskels voraus, eine sogenannte Myokardischämie. Überschreitet eine schwere Myokardischämie einen Zeitraum von 30 bis 40 Minuten, so kommt es im Myokard zu lokalen Nekrosen und in der Folge zu einem Herzinfarkt. Wird die Ischämie indes klinisch verringert oder beseitigt, etwa mit Hilfe eines Ballonkatheters, kann es aufgrund der plötzlichen Durchblutung des Myokards zu einem Reperfusionsschaden kommen, der den Herzmuskel sogar noch stärker schädigt.

Murry et al. zeigten im Jahr 1986, dass ein oder mehrere kurze Zyklen von Ischämie und Reperfusion als körpereigener Schutzmechanismus das Herz für eine begrenzte Zeit vor den langfristigen Schäden eines Myokardinfarktes schützt (Circulation 1986, 74:1124-36). Diesen Schutzmechanismus nennt man Ischämische Präkonditionierung (IP). Die IP kann durch Sauerstoffmangel (Hypoxie), pharmakologische Wirkstoffe oder Sauerstoffradikale (reactive oxygen species, ROS) ausgelöst werden.

Gerade die ROS, die geringfügig während der Ischämie, aber vermehrt in der Reperfusionsphase entstehen, schädigen den Herzmuskel besonders schwer. Ein Teil dieses zellulären ROS entstammt den myokardialen Mitochondrien und induziert eine komplexe mitochondriale Signalkaskade, an der eine Vielzahl von Proteinen beteiligt sind – wie etwa Connexin 43 (Cx43).

Ein möglicher Ansatz, das Risiko eines Herzinfarktes infolge einer Ischämie/Reperfusion zu senken, könnte somit eine Verringerung der ROS-Entstehung durch Beeinflussung von Cx43 sein. Connexine sind im Allgemeinen ganz wesentlich an der elektrischen Kopplung der Herzmuskelzellen beteiligt, indem sie die Gap Junctions zwischen ihnen ausbilden.

Das 43 kDa große Transmembranprotein Cx43 scheint für die ischämische Präkonditionierung unerlässlich zu sein, wie 2002 erstmals die Arbeitsgruppe um Gerd Heusch und Rainer Schulz zeigte (Uwe Schwanke et al., Am J Physiol Heart Circ Physiol 2002, 283(4):H1740-2). Kurz darauf gelang ihnen dann auch der Nachweis von Cx43 in den Mitochondrien der Kardiomyozyten (Kerstin Boengler, Cardiovasc Res 2005, 67(2):234-44). Man vermutete weiter, dass Cx43 mit mitochondrialen ATP-sensitiven Kaliumkanälen (mito(K)ATP) der inneren Mitochondrienmembran interagiert und einen kardioprotektiven Effekt ausübt (Frank R. Heinzel et al., Circ Res 2005, 97(6):583-6).

Bereits 1997 zeigten Keith Garlid et al., dass die Interaktion von mito(K)ATP-Kanälen mit pharmakologisch wirksamen Substanzen wie Diazoxid das Herz schützt. Connexin 43 wurde allerdings noch nicht mit in die Diskussion eingebracht (Circ Res 1997, 81(6):1072-82). Mit elektrophysiologischen Einzelkanalmessungen an isolierten Maus-Mitoplasten wollte die Arbeitsgruppe um Uta Hoppe 2010 sowohl mito(K)ATP-Kanäle, als auch deren Regulation durch Cx43 nachweisen (Dennis Rottländer et al., JCI 2010, 120(5):1441-53). In einer weiteren Studie wurde dann detailliert die Regulation des mito(K)ATP-Kanals untersucht, sowie der direkte Nachweis von Cx43-Halbkanälen angestrebt (Rottländer et al., PNAS 2012, 109(5):E242-51).

Genau diese beiden Publikationen stehen nun unter starkem Fälschungsverdacht (siehe Haupttext).

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Daniela Knoll

(Der Artikel erschien in der aktuellen Laborjournal-Ausgabe 12/2012 ab Seite 14.)

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UPDATE vom 12. Dezember 2012:

Die erwähnten Publikationen Dennis Rottländer et al. im Journal of Clinical Investigation (vol. 120: 1441-53) sowie Dennis Rottländer et al. in Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS 2012, 109: E242-51) wurden nach Drucklegung des obigen Artikels offiziell zurückgezogen. Hoppes Assistenzarzt Dennis Rottländer hat gestanden, in beiden Publikationen Abbildungen bewusst manipuliert zu haben, und wurde bereits "aus dem Dienst entfernt". Mehr dazu, inklusive der offiziellen "Retraction Notes", bei unseren Lab Times-Kolumnisten von Retraction Watch in deren Beitrag "Two patch-clamping retractions in PNAS and the JCI after first author admits image manipulation".

Offen bleibt jedoch weiterhin, wie die offensichtlichen Duplikationen in denjenigen Veröffentlichungen zustande kamen, in deren Autorenlisten Dennis Rottländer nicht erscheint, Uta Hoppe dagegen jedesmal als Seniorautorin fungiert – insbesondere also:

• Er F. et al., Circulation 2004, 110(19): 3100-7

• Michels G. et al., PLoS One 2008, 3(1): e1511

• Michels G. et al., Circulation 2009, 119:2435-43