張文韜/編譯

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張文韜/編譯

黑素瘤細胞有癌細胞的典型特征：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，嚴謹性、可復現性和穩(wěn)定性這三個要素指引他一直走在正確的方向上。

1987年的夏天，我第一次對科學產生了濃厚的興趣：我試圖進行一個有機化學實驗，卻總是失敗。我從實驗室走回家，一直在仔細思考著。突然，在我19歲的大腦中冒出一個想法：所有人類生物學現象以及疾病歸根結底是體內的一系列化學反應，這些反應或者正確進行，或者出錯。在令人沉醉的晚風中，我明白了自己的志向：了解這些機理，從而加快新療法的開發(fā)。

大概每個科學家都記得那樣的時刻。我感到痛心，因為目前學術界和工業(yè)界有一個看法日益盛行：許多生物醫(yī)學科學成果是偽造的，甚至發(fā)表在頂級期刊上的文章也不例外。因此，許多科學家的過往研究受到意想不到的詳細審查，我也是其中之一。首先是癌癥生物學復現項目嘗試重復我們團隊的工作，癌癥生物學項目是獨立于高影響力論文的重復實驗。在這種情況下，調查第一次重復的編輯解釋說，兩組實驗中控制細胞方法的不同使得這種對比給不出什么信息，沒有意義。復制者小心翼翼操作的實驗僅能表明復現結果是多么困難。

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

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

無秩序的細胞分裂是癌癥發(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，研究時應該要注意三個R，這也是高質量科學研究的要素：嚴謹性（Rigour），可復現性（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家。

嚴謹性

解釋科學成果時，需要適度的謹慎，這是理所當然的。不過，事實證明這很難做到。有時，缺少嚴謹性是因為訓練不夠所致。至少，常常是源于要考慮的因素太多，變幻莫測。

幾年前，在哈佛大學醫(yī)學院里，我的研究團隊令人痛心的經歷證明了這一點。我們當時正在利用RNA干擾（RNAi）技術下調基因表達，來篩選對于攜帶其他驅動突變（例如，對惡性特征來說的必要突變）的癌細胞至關重要的基因。我們找到了一個重要基因，稱之為“MFG”。我們在獨立的RNAi數據集中尋找同樣的關聯，而且我們的發(fā)現似乎是有效的。接下來，我們運用自認為很巧妙的實驗來研究這一機制。

這一發(fā)現看起來格外令人興奮，因為MFG編碼一個蛋白，可能因此開發(fā)出藥物。換句話說，我們自信可以設計出該蛋白的抑制物，而且?guī)缀鯖]有討厭的副作用。我們獲得了研究經費來尋找小分子抑制劑并開展進一步研究。這是我從19歲開始就夢寐以求的！不用說，我們將相關的論文投稿給某個知名雜志。

在等待審稿意見的日子里，團隊里一個頗具才華的計算生物學家突然要求與我緊急會面。他在多種其他癌細胞系中檢查了新的RNAi篩選數據，發(fā)現把MFG沉默之后，突變細胞與其他細胞的行為并沒有差別。換句話說，我們激動人心的發(fā)現并沒有在新的、更大的數據集里得到驗證。我傻眼了。這怎么可能？我們已經做了驗證分析，還收集了很多有關機制的數據。

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

我迅速撤回了投稿。還聯系了提供研究經費的機構說明情況，對方允許我們更換研究方向。有時在夜里，我輾轉難眠，想著如果我們直到論文發(fā)表之后才發(fā)現MFG的缺陷，那么會發(fā)生什么呢？我會如此快地接受新的分析結果嗎？我當然希望如此。

過早相信令人興奮的結果會導致一系列的錯誤：對某些結果太過于樂觀，其實它們的效果很有限；沒有包含關鍵控制；優(yōu)先考慮產生積極結果的實驗模型，反之就不予重視。嚴謹性的關鍵是在審查實驗結果時保持懷疑精神。這總是有好處的。

可復現性

在醫(yī)學上，區(qū)分具有相似癥狀的不同病癥稱為“鑒別診斷”。以此類推，有三個問題可以指導對明顯不可復現的診斷：一是開展重復性試驗是否要具備專業(yè)技能？二是系統性的比較能否揭示不一致結果的基礎？三是最初結果有可能是錯的嗎？

要解釋第一個問題，思考下面的例子吧：很多證據都顯示，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，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），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)中投入了無數的資金，都渴望達到老虎伍茲的成績。不過，我們之中只有很少一部分能達到目的（我不是其中之一）。這是不是證明，老虎伍茲的結果是“錯誤的”？或者是，他看上去很不錯的結果并不能經受獨立的檢驗？當然不是；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力。

我相信，實驗技能不會像贏得綠色夾克（譯者注：高爾夫球大師賽冠軍都會穿上綠色夾克）所需的技能一樣難以捉摸。我只是想強調，當某個科學家的重復實驗涉及新的試劑、系統和生物學背景時，我們不能假設他就一定具備重復實驗所需的技能，哪怕他再優(yōu)秀也不行。在重復一個特定的實驗之前，缺少必要經驗的實驗室通常會派實習生去其他實驗室學習，跟著定期進行特定實驗的科學家一同工作。就算這兩個實驗室都是彼此研究領域里公認的專家，情況也是如此。

如果已經學會必要的專門技能還是不能重復實驗，那么問題多半是出在方法、細胞系性質和試劑的細微差異上，這只能在實驗過后才能發(fā)現。兩個著名的癌癥研究人員需要用一年多的時間來調整技術，才能得到一樣的結果；成功取決于必要的互訪和調節(jié)準備細胞過程中的微小差異。

如果還是不能重復實驗，我們必須考慮，原來的結果是不是真的正確。我們必須做好準備，接受殘酷的現實，做出必要的改正，繼續(xù)向前。盡管心靈會受到傷害，但是偉大的科學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，我們過于關注試劑或實驗的細節(jié)，但是，真正重要的是切實有效地推論出生命現象的機理。從實驗到科學的發(fā)現需要優(yōu)秀科學研究工作的第三個R：穩(wěn)定性。

穩(wěn)定性的建立，需要在長時間內積累多重證據。達到穩(wěn)定性需要嚴謹性和可復現性，加上耐心和對整體情況的明智注意。

如同嚴謹性和可復現性一樣，我對于穩(wěn)定性的印象是在一些測試實驗中建立的。我領導了近10年的大型合作項目——癌癥細胞系百科全書。結果卻與癌癥藥物敏感性基因組學項目報告的結果不一致，這激起了激烈的討論。這場討論澄清了以下問題：測量應該如何進行，哪些數據對開發(fā)治療方案是有益的？

我們的團隊發(fā)表過令人意想不到的成果，這正是穩(wěn)定性的一個例子，該成果指明了某些惡性腫瘤的弱點。隱匿一種常見基因缺失的癌細胞會變得更依賴某種蛋白，這種蛋白的活性由特殊代謝物調節(jié)，代謝物的量在基因缺失呈現時會提高。其他兩個大型科研團隊同時也發(fā)表了類似結果，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有局限性，但是總的來說，聚焦于同樣觀察的不同數據提供了穩(wěn)定性。

光明的前景

少年時代的靈機一動是我?guī)资暄芯可牡钠瘘c，每每想到這里我還會會心一笑。我沒有繼續(xù)癌癥基礎研究，因為它的工作內容大多是去操作具體的實驗，使其具有重復性（比如，使人惱火的化學反應）。我選擇了現在的職業(yè)是因為我相信在那里一定有人類疾病的答案，科學把握著發(fā)現和應用它的鑰匙。

科學家通過理性認知和實驗，不斷地探索自然的工作原理。誰也不能否認我們積聚的巨量知識還在隨時間推移而增加，并且其對社會的積極影響也仍在擴展。無疑，有些數據和模型是不堪一擊的，與此同時，我們的理解還會被錯誤的前提打斷或者誤導。雖然科學之路崎嶇難行，但是堅持三個R可以保證前路仍充滿光明。

[資料來源：Nature][責任編輯：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，目前微生物科學家很少采用這種綜合分析，盡管他們經常對哪個細菌在微生物群中發(fā)揮哪些功能做有根據的猜測?；衾固卣龑ishTaco方法運用到她自己關于腸道及呼吸道的微生物不平衡的研究當中。她說：“我們所發(fā)現的這些差異也許可以為潛在診斷或治療的目標提供信息?！盵資料來源：Science][責任編輯：岳 峰]