【韩春雨研究争议】研究的可重复性是怎么回事?它到底有多重要?
2016/8/11 中国医学论坛报

     2016年5月2日,我国河北科技大学韩春雨团队在《自然·生物技术》(Nature Biotechnology)发表的一项研究显示,利用格氏嗜盐碱杆菌(Natronobacterium gregoryi)的Argonaute蛋白实现了DNA引导的基因组编辑,这是一种新的基因编辑技术(NgAgo-gDNA),NgAgo可作为DNA介导的核酸内切酶,对哺乳动物体细胞进行基因编辑。然而,从今年7月开始,越来越多的学者表示未能再现该研究结果,也使得关于该研究可重复性的争议越演越烈。

    

    

     可重复性是研究科学性的保证

     2014年6月,美国国立卫生研究院(NIH)、《自然》(Nature)和《科学》(Science)杂志召集了30余家医学领域的权威杂志编辑、多家投资机构代表及学术机构的领导对于临床研究的原则和规范进行了讨论。讨论强调了可重复性(reproducibility)、严谨性(rigor)、透明度(transparency)及独立验证(independent verification )是科学研究的基石。其中,重视可重复性(针对同一研究问题,其他研究者的独立研究可以借助作者提供的方案再现试验结果)是学术领域的“主旋律”。讨论也针对如何规范和加强研究的可重复性形成了共识,共识建议,“研究者应使用核对清单的方式保证论文能提供重要实验数据,对于使用的研究标准、重复类型和次数、统计学方法、随机分组方法、样本量、数据选择或排除的标准等都应进行清晰陈述;同时,共识建议研究者将数据上传到公开数据库中,并在论文发表后和论文进行双向链接,鼓励研究者将所有实验材料分享给希望进行重复试验的同行”。

     可重复性对于学术研究的重要性在于,其是一项研究客观性及准确性的保证,而客观与准确性,则是科学发展与进步的动力。

     一项研究结果的发布,尤其是顶级期刊发布的研究结果,必定会迎来大批实验室的重复验证。在此情况下,如果其可重复性差或不可重复,就意味着会耗费大量资源,浪费专业人员的时间、精力,甚至可能误导患者、引发治疗风险、损害患者利益。一项研究不可重复并不意味着其结果为假,但其不可重复意味着其科学性、实用性可能均较差,难以真正使人群从中获益。另外,一些研究结果的不可重复,则是由于急功近利的研究方式、错误或粗糙的研究过程所导致,在这种情况下,研究结果的不可重复常常成为学术丑闻爆发的导火线。

    

     前车之鉴

     01

     美国杜克大学事件

    

     2006年10月,美国杜克大学生物学家波蒂(Anil Potti)及内文斯(Joseph Nevins)等在《自然·医学》(Nature Medicine)上发表了一项研究,显示其团队成功建立了可准确预测肿瘤细胞化疗敏感性的预测模型。该模型对化疗敏感性的预测是根据肿瘤细胞的基因表达谱及肿瘤细胞系的药敏试验得出的。

     然而,美国MD安德森肿瘤中心(MDACC)的研究者未能重现该研究结果,并在对研究的探索中发现了研究数据中的一些错误(不属于数据列表中的基因、研究数据错位、统计学错误等)。为进一步验证该研究,杜克大学于2007年开展了3个临床研究项目以进一步验证Potti的研究,而美国国家癌症研究所(NCI)也同期开始尝试重复Potti的研究。2010年7月,30余位业内专家联名致信NCI,表达了对Potti研究的质疑。2010年底,Potti的研究从Nature Medicine撤稿,之后该团队的研究在各杂志上陆续撤稿约20篇。Potti从杜克大学辞职,Potti发表声明表示,论文发表前其并未意识到数据中的问题和研究统计学分析中的错误。

     02

     日本OBOKATA Haruko事件

    

     2014年1月,《自然》(Nature)杂志上接连刊登了小保方晴子(OBOKATA Haruko)的两项研究,研究显示,通过将新生小鼠的淋巴细胞短时间暴露于酸性溶液中,成功诱导产生了刺激触发性多能(stimulus-triggered acquisition of pluripotency,STAP)细胞。与研究领域内大热的诱导性多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC)相比,STAP细胞的制备更为简单和高效;在功能方面,STAP细胞的分化能力也强于iPSC。

     然而,包括美国哈佛大学在内的多个实验室均未能重现该研究结果。在2014年2月,就有研究者指出OBOKATA Haruko论文涉嫌篡改论文中的电泳图像。2014年3月,包括论文的共同作者在内的多名学者对研究提出质疑(怀疑结果是由于实验中干细胞污染而产生的无效数据),Nature杂志宣布将按既定流程开展调查。OBOKATA Haruko分别于2014年5月和6月撤回了Nature上的两篇论文。2014年8月,其导师笹井芳树(SASAI Yoshiki)自尽。2014年11月,OBOKATA Haruko在权威第三方参与下未能成功诱导STAP细胞生成,重现实验结果失败。同年12月,OBOKATA Haruko辞职。

     以上2例震动学界的大事件,最初的争议都因研究结果不可重复而产生。但杜克大学的研究最终撤回是因为其统计学方面的错误,而OBOKATA Haruko则是因为论文中的图像和数据存在篡改和造假。研究的不可重复虽然严重损害一项研究的科学价值,但并不等同于研究造假或学术不端。

    

     不可重复的研究≠学术不端

     事实上,研究不可重复并不罕见且难以避免。2016年5月,Nature杂志的一项调查显示,1500名各领域的研究者中,90%认为自己存在“可重复性危机”,约60%的研究者表示有过“未能成功重复别人实验结果”的经历,有时甚至也无法重现自己的实验结果(阅读原文)。2012年Nature的另一项调查显示,肿瘤研究领域内53篇“里程碑式进展”的研究中,有47篇的研究结果无法成果再现。

     导致研究不可重复的原因繁多而复杂,与实验室相关的各种变量(实验室温度湿度等条件、试验器材的新旧、试验所采用原材料和试剂的品牌、实验反应的时间等)以及与操作人员技术相关的误差都可能导致研究不可重复。而就算进行严格控制,有时这些变量和误差还是难以避免。

     正因如此,一项研究的不可重复绝不等同于造假。对韩春雨NgAgo研究提出质疑的西班牙国家生物技术中心的遗传学家蒙托柳( Lluís Montoliu)在我国“果壳网”的采访中表示:

    

     多人重复不出论文中的实验结果当然不意味着这些结果就是伪造的。我们知道,一些实验就是比其他实验要困难。首先,在重复实验上遭遇的失败可能是因为一些关键的技术细节在论文里没有提及,所以论文作者提供更多指点、额外的建议或者评论是很重要的。一些一开始看起来可能无关紧要的、可能在文中被省略的细节可能实际上关乎着实验的成败。所有在重复的实验室可能一直都在不经意地犯什么错误,因此重复不出来。

    

     而另一位对韩春雨NgAgo研究提出质疑的遗传学,澳大利亚国立大学的家布尔焦(Gaetan Burgio)在“果壳网”的采访中表示:

    

     单个研究者,比如我,就算不能重复建立可行的实验方法,在决定一种技术可不可行这件事上也是没有意义的。如果我们对NgAgo系统的运作机制有更好的理解,也能成功使用NgAgo进行编辑的话,我毫无疑问肯定会再尝试使用NgAgo系统。

    

     综上所述,只依靠研究结果的可重复性并不能作为判断某一论断是正确的依据,也不能因为结果不可重复而作为判断某一论断是错误的标准。

     如何理性、客观、科学地看待对韩春雨研究可重复性的质疑?

     科学的问题,就应该用科学的态度和方式来解决。科学哲学的奠基人之一,波普尔(Karl Popper)在1962年为科学及伪科学划出了明确的界限。其中,可重复性是科学最为重要的7个特征之一,而另一个重要特征,则是科学的可证伪性(Falsificationism)。这也说明,科学的本质决定其会不断地犯错,但也能不断地通过验证发现错误改正错误从而进步。

     对韩春雨NgAgo-gDNA研究的争议应该是科学层面内的合理质疑,而不应该在无证据支持地情况下“炮轰”或对其个人进行侮辱。如今,韩春雨本人已按照其他研究者所建议和要求,向Addgene组织(全球科学家质粒共享非盈利组织)提交了一份详细的实验说明以帮助其他研究者再现研究;同时,河北科技大学已公布,未来一个月内,韩春雨团队将在权威第三方的参与下重现实验。这是面对质疑的理性回应,结果如何,让我们拭目以待。

     参考文献:

     Science:Journals unite for reproducibility.

     Nature:1,500 scientists lift the lid on reproducibility

     Nature:Biotech giant publishes failures to confirm high-profile science

     Stanford Encyclopedia of Philosophy:The Demarcation between Science and Pseudoscience

     作者:《中国医学论坛报》叶译楚

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