研究的可重複性是怎麼回事？它到底有多重要？

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前情提要

2016年5月2日，我國河北科技大學韓春雨團隊在《自然·生物技術》（Nature Biotechnology）發表的一項研究顯示，利用格氏嗜鹽鹼桿菌(Natronobacterium gregoryi)的Argonaute蛋白實現了DNA引導的基因組編輯，這是一種新的基因編輯技術（NgAgo-gDNA），NgAgo可作為DNA介導的核酸內切酶，對哺乳動物體細胞進行基因編輯。然而，從今年7月開始，越來越多的學者表示未能再現該研究結果，也使得關於該研究可重複性的爭議越演越烈。

可重複性是研究科學性的保證

2014年6月，美國國立衛生研究院（NIH）、《自然》（Nature）和《科學》（Science）雜誌召集了30餘家醫學領域的權威雜誌編輯、多家投資機構代表及學術機構的領導對於臨床研究的原則和規範進行了討論。討論強調了可重複性（reproducibility）、嚴謹性（rigor）、透明度（transparency）及獨立驗證（independent verification ）是科學研究的基石。其中，重視可重複性（針對同一研究問題，其他研究者的獨立研究可以藉助作者提供的方案再現試驗結果）是學術領域的「主旋律」。討論也針對如何規範和加強研究的可重複性形成了共識，共識建議，「研究者應使用核對清單的方式保證論文能提供重要實驗數據，對於使用的研究標準、重複類型和次數、統計學方法、隨機分組方法、樣本量、數據選擇或排除的標準等都應進行清晰陳述；同時，共識建議研究者將數據上傳到公開資料庫中，並在論文發表後和論文進行雙向鏈接，鼓勵研究者將所有實驗材料分享給希望進行重複試驗的同行」。

可重複性對於學術研究的重要性在於，其是一項研究客觀性及準確性的保證，而客觀與準確性，則是科學發展與進步的動力。

一項研究結果的發布，尤其是頂級期刊發布的研究結果，必定會迎來大批實驗室的重複驗證。在此情況下，如果其可重複性差或不可重複，就意味著會耗費大量資源，浪費專業人員的時間、精力，甚至可能誤導患者、引發治療風險、損害患者利益。一項研究不可重複並不意味著其結果為假，但其不可重複意味著其科學性、實用性可能均較差，難以真正使人群從中獲益。另外，一些研究結果的不可重複，則是由於急功近利的研究方式、錯誤或粗糙的研究過程所導致，在這種情況下，研究結果的不可重複常常成為學術醜聞爆發的導火線。

前車之鑒

01

美國杜克大學事件

2006年10月，美國杜克大學生物學家波蒂（Anil Potti）及內文斯（Joseph Nevins）等在《自然·醫學》（Nature Medicine）上發表了一項研究，顯示其團隊成功建立了可準確預測腫瘤細胞化療敏感性的預測模型。該模型對化療敏感性的預測是根據腫瘤細胞的基因表達譜及腫瘤細胞系的葯敏試驗得出的。

然而，美國MD安德森腫瘤中心（MDACC）的研究者未能重現該研究結果，並在對研究的探索中發現了研究數據中的一些錯誤（不屬於數據列表中的基因、研究數據錯位、統計學錯誤等）。為進一步驗證該研究，杜克大學於2007年開展了3個臨床研究項目以進一步驗證Potti的研究，而美國國家癌症研究所（NCI）也同期開始嘗試重複Potti的研究。2010年7月，30餘位業內專家聯名致信NCI，表達了對Potti研究的質疑。2010年底，Potti的研究從Nature Medicine撤稿，之後該團隊的研究在各雜誌上陸續撤稿約20篇。Potti從杜克大學辭職，Potti發表聲明表示，論文發表前其並未意識到數據中的問題和研究統計學分析中的錯誤。

02

日本OBOKATA Haruko事件

2014年1月，《自然》（Nature）雜誌上接連刊登了小保方晴子（OBOKATA Haruko）的兩項研究，研究顯示，通過將新生小鼠的淋巴細胞短時間暴露於酸性溶液中，成功誘導產生了刺激觸發性多能（stimulus-triggered acquisition of pluripotency，STAP）細胞。與研究領域內大熱的誘導性多能幹細胞（induced pluripotent stem cells，iPSC）相比，STAP細胞的製備更為簡單和高效；在功能方面，STAP細胞的分化能力也強於iPSC。

然而，包括美國哈佛大學在內的多個實驗室均未能重現該研究結果。在2014年2月，就有研究者指出OBOKATA Haruko論文涉嫌篡改論文中的電泳圖像。2014年3月，包括論文的共同作者在內的多名學者對研究提出質疑（懷疑結果是由於實驗中幹細胞污染而產生的無效數據），Nature雜誌宣布將按既定流程開展調查。OBOKATA Haruko分別於2014年5月和6月撤回了Nature上的兩篇論文。2014年8月，其導師笹井芳樹（SASAI Yoshiki）自盡。2014年11月，OBOKATA Haruko在權威第三方參與下未能成功誘導STAP細胞生成，重現實驗結果失敗。同年12月，OBOKATA Haruko辭職。

以上2例震動學界的大事件，最初的爭議都因研究結果不可重複而產生。但杜克大學的研究最終撤回是因為其統計學方面的錯誤，而OBOKATA Haruko則是因為論文中的圖像和數據存在篡改和造假。研究的不可重複雖然嚴重損害一項研究的科學價值，但並不等同於研究造假或學術不端。

不可重複的研究≠學術不端

事實上，研究不可重複並不罕見且難以避免。2016年5月，Nature雜誌的一項調查顯示，1500名各領域的研究者中，90%認為自己存在「可重複性危機」，約60%的研究者表示有過「未能成功重複別人實驗結果」的經歷，有時甚至也無法重現自己的實驗結果（閱讀原文）。2012年Nature的另一項調查顯示，腫瘤研究領域內53篇「里程碑式進展」的研究中，有47篇的研究結果無法成果再現。

導致研究不可重複的原因繁多而複雜，與實驗室相關的各種變數（實驗室溫度濕度等條件、試驗器材的新舊、試驗所採用原材料和試劑的品牌、實驗反應的時間等）以及與操作人員技術相關的誤差都可能導致研究不可重複。而就算進行嚴格控制，有時這些變數和誤差還是難以避免。

正因如此，一項研究的不可重複絕不等同於造假。對韓春雨NgAgo研究提出質疑的西班牙國家生物技術中心的遺傳學家蒙托柳（ Lluís Montoliu）在我國「果殼網」的採訪中表示：

多人重複不出論文中的實驗結果當然不意味著這些結果就是偽造的。我們知道，一些實驗就是比其他實驗要困難。首先，在重複實驗上遭遇的失敗可能是因為一些關鍵的技術細節在論文里沒有提及，所以論文作者提供更多指點、額外的建議或者評論是很重要的。一些一開始看起來可能無關緊要的、可能在文中被省略的細節可能實際上關乎著實驗的成敗。所有在重複的實驗室可能一直都在不經意地犯什麼錯誤，因此重複不出來。

而另一位對韓春雨NgAgo研究提出質疑的遺傳學，澳大利亞國立大學的家布爾焦（Gaetan Burgio）在「果殼網」的採訪中表示：

單個研究者，比如我，就算不能重複建立可行的實驗方法，在決定一種技術可不可行這件事上也是沒有意義的。如果我們對NgAgo系統的運作機制有更好的理解，也能成功使用NgAgo進行編輯的話，我毫無疑問肯定會再嘗試使用NgAgo系統。

綜上所述，只依靠研究結果的可重複性並不能作為判斷某一論斷是正確的依據，也不能因為結果不可重複而作為判斷某一論斷是錯誤的標準。

如何理性、客觀、科學地看待對韓春雨研究可重複性的質疑？

科學的問題，就應該用科學的態度和方式來解決。科學哲學的奠基人之一，波普爾（Karl Popper）在1962年為科學及偽科學划出了明確的界限。其中，可重複性是科學最為重要的7個特徵之一，而另一個重要特徵，則是科學的可證偽性（Falsificationism）。這也說明，科學的本質決定其會不斷地犯錯，但也能不斷地通過驗證發現錯誤改正錯誤從而進步。

對韓春雨NgAgo-gDNA研究的爭議應該是科學層面內的合理質疑，而不應該在無證據支持地情況下「炮轟」或對其個人進行侮辱。如今，韓春雨本人已按照其他研究者所建議和要求，向Addgene組織（全球科學家質粒共享非盈利組織）提交了一份詳細的實驗說明以幫助其他研究者再現研究；同時，河北科技大學已公布，未來一個月內，韓春雨團隊將在權威第三方的參與下重現實驗。這是面對質疑的理性回應，結果如何，讓我們拭目以待。

參考文獻：

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：《中國醫學論壇報》葉譯楚

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