我們?yōu)槭裁匆芯堪┌Y？

張文韜/編譯

我們?yōu)槭裁匆芯堪┌Y？

張文韜/編譯

黑素瘤細(xì)胞有癌細(xì)胞的典型特征：濾泡和微絨

● 萊維·加拉威回顧了自己的研究生涯，在遇到困難時(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)性、可復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性這三個(gè)要素指引他一直走在正確的方向上。

1987年的夏天，我第一次對科學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣：我試圖進(jìn)行一個(gè)有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)，卻總是失敗。我從實(shí)驗(yàn)室走回家，一直在仔細(xì)思考著。突然，在我19歲的大腦中冒出一個(gè)想法：所有人類生物學(xué)現(xiàn)象以及疾病歸根結(jié)底是體內(nèi)的一系列化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)或者正確進(jìn)行，或者出錯(cuò)。在令人沉醉的晚風(fēng)中，我明白了自己的志向：了解這些機(jī)理，從而加快新療法的開發(fā)。

大概每個(gè)科學(xué)家都記得那樣的時(shí)刻。我感到痛心，因?yàn)槟壳皩W(xué)術(shù)界和工業(yè)界有一個(gè)看法日益盛行：許多生物醫(yī)學(xué)科學(xué)成果是偽造的，甚至發(fā)表在頂級期刊上的文章也不例外。因此，許多科學(xué)家的過往研究受到意想不到的詳細(xì)審查，我也是其中之一。首先是癌癥生物學(xué)復(fù)現(xiàn)項(xiàng)目嘗試重復(fù)我們團(tuán)隊(duì)的工作，癌癥生物學(xué)項(xiàng)目是獨(dú)立于高影響力論文的重復(fù)實(shí)驗(yàn)。在這種情況下，調(diào)查第一次重復(fù)的編輯解釋說，兩組實(shí)驗(yàn)中控制細(xì)胞方法的不同使得這種對比給不出什么信息，沒有意義。復(fù)制者小心翼翼操作的實(shí)驗(yàn)僅能表明復(fù)現(xiàn)結(jié)果是多么困難。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)以及目前的議論讓我開始思考，我們的科學(xué)家怎樣才能對自己的研究充滿信心？而大型科研企業(yè)是否會(huì)對自己解碼自然的群體能力估計(jì)過高？如果一個(gè)科學(xué)家不能重復(fù)其他人的工作，這意味著什么？

醫(yī)生們常說：“如果你沒有出現(xiàn)并發(fā)癥，那你一定沒有經(jīng)過足夠多的醫(yī)療流程?！币源祟愅疲绻愫苌偌m結(jié)自己的結(jié)果是不是正確，我估計(jì)你也不是一個(gè)好的科學(xué)工作者。

無秩序的細(xì)胞分裂是癌癥發(fā)生的先決條件

許多研究成果令人懷疑，要擺脫這種頭疼的境況，研究時(shí)應(yīng)該要注意三個(gè)R，這也是高質(zhì)量科學(xué)研究的要素：嚴(yán)謹(jǐn)性（Rigour），可復(fù)現(xiàn)性（Reproducibility）和穩(wěn)定性（Robustness）。它們提醒我們，最初我們?yōu)槭裁匆蔀榭茖W(xué)家。

嚴(yán)謹(jǐn)性

解釋科學(xué)成果時(shí)，需要適度的謹(jǐn)慎，這是理所當(dāng)然的。不過，事實(shí)證明這很難做到。有時(shí)，缺少嚴(yán)謹(jǐn)性是因?yàn)橛?xùn)練不夠所致。至少，常常是源于要考慮的因素太多，變幻莫測。

幾年前，在哈佛大學(xué)醫(yī)學(xué)院里，我的研究團(tuán)隊(duì)令人痛心的經(jīng)歷證明了這一點(diǎn)。我們當(dāng)時(shí)正在利用RNA干擾（RNAi）技術(shù)下調(diào)基因表達(dá)，來篩選對于攜帶其他驅(qū)動(dòng)突變（例如，對惡性特征來說的必要突變）的癌細(xì)胞至關(guān)重要的基因。我們找到了一個(gè)重要基因，稱之為“MFG”。我們在獨(dú)立的RNAi數(shù)據(jù)集中尋找同樣的關(guān)聯(lián)，而且我們的發(fā)現(xiàn)似乎是有效的。接下來，我們運(yùn)用自認(rèn)為很巧妙的實(shí)驗(yàn)來研究這一機(jī)制。

這一發(fā)現(xiàn)看起來格外令人興奮，因?yàn)镸FG編碼一個(gè)蛋白，可能因此開發(fā)出藥物。換句話說，我們自信可以設(shè)計(jì)出該蛋白的抑制物，而且?guī)缀鯖]有討厭的副作用。我們獲得了研究經(jīng)費(fèi)來尋找小分子抑制劑并開展進(jìn)一步研究。這是我從19歲開始就夢寐以求的！不用說，我們將相關(guān)的論文投稿給某個(gè)知名雜志。

在等待審稿意見的日子里，團(tuán)隊(duì)里一個(gè)頗具才華的計(jì)算生物學(xué)家突然要求與我緊急會(huì)面。他在多種其他癌細(xì)胞系中檢查了新的RNAi篩選數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)把MFG沉默之后，突變細(xì)胞與其他細(xì)胞的行為并沒有差別。換句話說，我們激動(dòng)人心的發(fā)現(xiàn)并沒有在新的、更大的數(shù)據(jù)集里得到驗(yàn)證。我傻眼了。這怎么可能？我們已經(jīng)做了驗(yàn)證分析，還收集了很多有關(guān)機(jī)制的數(shù)據(jù)。

我的良師益友、癌癥研究人員威廉·凱林（William Kaelin）常說：“你希望的結(jié)果就是最危險(xiǎn)的結(jié)果?！边@些結(jié)果如此打動(dòng)人心，使研究人員忽略了其他看來不重要的解釋。我們經(jīng)過慎重的重新評估發(fā)現(xiàn)：盡管單個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果似乎是有效的，但是總體來看卻不是這樣?；旌弦蛩匕撛诘钠睿@些偏差來自少量突變細(xì)胞系以及我們的后續(xù)實(shí)驗(yàn)中某些RNAi構(gòu)建體的超大抑制作用。

我迅速撤回了投稿。還聯(lián)系了提供研究經(jīng)費(fèi)的機(jī)構(gòu)說明情況，對方允許我們更換研究方向。有時(shí)在夜里，我輾轉(zhuǎn)難眠，想著如果我們直到論文發(fā)表之后才發(fā)現(xiàn)MFG的缺陷，那么會(huì)發(fā)生什么呢？我會(huì)如此快地接受新的分析結(jié)果嗎？我當(dāng)然希望如此。

過早相信令人興奮的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致一系列的錯(cuò)誤：對某些結(jié)果太過于樂觀，其實(shí)它們的效果很有限；沒有包含關(guān)鍵控制；優(yōu)先考慮產(chǎn)生積極結(jié)果的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，反之就不予重視。?yán)謹(jǐn)性的關(guān)鍵是在審查實(shí)驗(yàn)結(jié)果時(shí)保持懷疑精神。這總是有好處的。

可復(fù)現(xiàn)性

在醫(yī)學(xué)上，區(qū)分具有相似癥狀的不同病癥稱為“鑒別診斷”。以此類推，有三個(gè)問題可以指導(dǎo)對明顯不可復(fù)現(xiàn)的診斷：一是開展重復(fù)性試驗(yàn)是否要具備專業(yè)技能？二是系統(tǒng)性的比較能否揭示不一致結(jié)果的基礎(chǔ)？三是最初結(jié)果有可能是錯(cuò)的嗎？

要解釋第一個(gè)問題，思考下面的例子吧：很多證據(jù)都顯示，泰格·伍茲（Tiger Woods，美國著名高爾夫球手，又稱老虎伍茲）在巔峰狀態(tài)時(shí)，能用他球包里最大的那支球桿把球擊出260米開外，并且保持這一成績。我也打高爾夫，我用自己的球桿打球能獲得可靠的成績（有時(shí)），而且我的身高和體重都接近伍茲。我非?？赡苡米约旱氖衷佻F(xiàn)他的成績。

多年來，許多高爾夫球手（包括我）在高爾夫行業(yè)中投入了無數(shù)的資金，都渴望達(dá)到老虎伍茲的成績。不過，我們之中只有很少一部分能達(dá)到目的（我不是其中之一）。這是不是證明，老虎伍茲的結(jié)果是“錯(cuò)誤的”？或者是，他看上去很不錯(cuò)的結(jié)果并不能經(jīng)受獨(dú)立的檢驗(yàn)？當(dāng)然不是；這說明，只有高水平球手才能一直打出那樣的球，而一般的高爾夫球手都不具備那樣的實(shí)力。

我相信，實(shí)驗(yàn)技能不會(huì)像贏得綠色夾克（譯者注：高爾夫球大師賽冠軍都會(huì)穿上綠色夾克）所需的技能一樣難以捉摸。我只是想強(qiáng)調(diào)，當(dāng)某個(gè)科學(xué)家的重復(fù)實(shí)驗(yàn)涉及新的試劑、系統(tǒng)和生物學(xué)背景時(shí)，我們不能假設(shè)他就一定具備重復(fù)實(shí)驗(yàn)所需的技能，哪怕他再優(yōu)秀也不行。在重復(fù)一個(gè)特定的實(shí)驗(yàn)之前，缺少必要經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室通常會(huì)派實(shí)習(xí)生去其他實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)，跟著定期進(jìn)行特定實(shí)驗(yàn)的科學(xué)家一同工作。就算這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室都是彼此研究領(lǐng)域里公認(rèn)的專家，情況也是如此。

如果已經(jīng)學(xué)會(huì)必要的專門技能還是不能重復(fù)實(shí)驗(yàn)，那么問題多半是出在方法、細(xì)胞系性質(zhì)和試劑的細(xì)微差異上，這只能在實(shí)驗(yàn)過后才能發(fā)現(xiàn)。兩個(gè)著名的癌癥研究人員需要用一年多的時(shí)間來調(diào)整技術(shù)，才能得到一樣的結(jié)果；成功取決于必要的互訪和調(diào)節(jié)準(zhǔn)備細(xì)胞過程中的微小差異。

如果還是不能重復(fù)實(shí)驗(yàn)，我們必須考慮，原來的結(jié)果是不是真的正確。我們必須做好準(zhǔn)備，接受殘酷的現(xiàn)實(shí)，做出必要的改正，繼續(xù)向前。盡管心靈會(huì)受到傷害，但是偉大的科學(xué)家是樂于以謙遜和優(yōu)雅的態(tài)度擁抱真相的。

穩(wěn)定性

有時(shí)，我們過于關(guān)注試劑或?qū)嶒?yàn)的細(xì)節(jié)，但是，真正重要的是切實(shí)有效地推論出生命現(xiàn)象的機(jī)理。從實(shí)驗(yàn)到科學(xué)的發(fā)現(xiàn)需要優(yōu)秀科學(xué)研究工作的第三個(gè)R：穩(wěn)定性。

穩(wěn)定性的建立，需要在長時(shí)間內(nèi)積累多重證據(jù)。達(dá)到穩(wěn)定性需要嚴(yán)謹(jǐn)性和可復(fù)現(xiàn)性，加上耐心和對整體情況的明智注意。

如同嚴(yán)謹(jǐn)性和可復(fù)現(xiàn)性一樣，我對于穩(wěn)定性的印象是在一些測試實(shí)驗(yàn)中建立的。我領(lǐng)導(dǎo)了近10年的大型合作項(xiàng)目——癌癥細(xì)胞系百科全書。結(jié)果卻與癌癥藥物敏感性基因組學(xué)項(xiàng)目報(bào)告的結(jié)果不一致，這激起了激烈的討論。這場討論澄清了以下問題：測量應(yīng)該如何進(jìn)行，哪些數(shù)據(jù)對開發(fā)治療方案是有益的？

我們的團(tuán)隊(duì)發(fā)表過令人意想不到的成果，這正是穩(wěn)定性的一個(gè)例子，該成果指明了某些惡性腫瘤的弱點(diǎn)。隱匿一種常見基因缺失的癌細(xì)胞會(huì)變得更依賴某種蛋白，這種蛋白的活性由特殊代謝物調(diào)節(jié)，代謝物的量在基因缺失呈現(xiàn)時(shí)會(huì)提高。其他兩個(gè)大型科研團(tuán)隊(duì)同時(shí)也發(fā)表了類似結(jié)果，但使用了截然不同的研究方法。盡管單一的研究或者模型系統(tǒng)有局限性，但是總的來說，聚焦于同樣觀察的不同數(shù)據(jù)提供了穩(wěn)定性。

光明的前景

少年時(shí)代的靈機(jī)一動(dòng)是我?guī)资暄芯可牡钠瘘c(diǎn)，每每想到這里我還會(huì)會(huì)心一笑。我沒有繼續(xù)癌癥基礎(chǔ)研究，因?yàn)樗墓ぷ鲀?nèi)容大多是去操作具體的實(shí)驗(yàn)，使其具有重復(fù)性（比如，使人惱火的化學(xué)反應(yīng)）。我選擇了現(xiàn)在的職業(yè)是因?yàn)槲蚁嘈旁谀抢镆欢ㄓ腥祟惣膊〉拇鸢?，科學(xué)把握著發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用它的鑰匙。

科學(xué)家通過理性認(rèn)知和實(shí)驗(yàn)，不斷地探索自然的工作原理。誰也不能否認(rèn)我們積聚的巨量知識還在隨時(shí)間推移而增加，并且其對社會(huì)的積極影響也仍在擴(kuò)展。無疑，有些數(shù)據(jù)和模型是不堪一擊的，與此同時(shí)，我們的理解還會(huì)被錯(cuò)誤的前提打斷或者誤導(dǎo)。雖然科學(xué)之路崎嶇難行，但是堅(jiān)持三個(gè)R可以保證前路仍充滿光明。

[資料來源：Nature][責(zé)任編輯：彥 隱]

本文作者萊維·加拉威（Levi Garraway）是美國印地安納州波利斯禮來公司全球腫瘤部高級副總裁。

斯特（Emily Hollister）表示，目前微生物科學(xué)家很少采用這種綜合分析，盡管他們經(jīng)常對哪個(gè)細(xì)菌在微生物群中發(fā)揮哪些功能做有根據(jù)的猜測?；衾固卣龑ishTaco方法運(yùn)用到她自己關(guān)于腸道及呼吸道的微生物不平衡的研究當(dāng)中。她說：“我們所發(fā)現(xiàn)的這些差異也許可以為潛在診斷或治療的目標(biāo)提供信息?！盵資料來源：Science][責(zé)任編輯：岳 峰]