韓春雨論文的可重複性問題，要怎麼「科學解決」？

　S.西爾維希耶 Calo 共同發表於  2016-08-08 12:32

　　更新：8月9日，在線遺傳信息庫Addgene發布推特，稱韓春雨在NgAgo系統的實驗指南中增加了關若干竅門。現版本的實驗指南可在這裡下載。

　　

　　NgAgo質粒的頁面在此。

　　「除非別人重複不出來——要是Ago怎麼做也做不出來，這說明咱是中國的小保方晴子了。」5月16日，河北科技大學的韓春雨在北京講到他的基因組編輯系統NgAgo時開玩笑說了這麼一句。在場的同行和學生大笑——在「STAP細胞」學術不端事件過去兩年後，因篡改和捏造數據被《自然》撤稿、理研撤職的小保方晴子，早已成為科研人士無論如何都不能效仿的反面教材。

　　然而，不到三個月後，在關於韓春雨的報道中，真的已經有人以小保方晴子的故事作為案例進行討論。這也許讓這位彼時被國內媒體捧成新一個「諾貝爾獎候選人」，此時卻必須承受眾多科學家質疑的副教授始料未及。這一切，都源自韓春雨在《自然·生物技術》上發表的關於「新一代基因編輯系統」NgAgo的研究結果[1]。論文中那引起眾多同行、媒體乃至公眾關注的成果，被多國研究者反映「無法重複」。針對此事，果殼網科學人聯繫到了分享重複失敗數據的遺傳學家蓋坦·布爾焦（Gaetan Burgio）和呼籲韓春雨公開原始實驗數據的路易斯·蒙托柳（Lluís Montoliu）。

　　「NgAgo」到底是什麼？

　　NgAgo是一個什麼系統？簡單地說，這是一項新的基因編輯技術。在蛋白質家族Argonaute（Ago），韓春雨等人發現一種叫做NgAgo的蛋白可以被用來進行定向和精確的基因編輯。而和近年在生物學界的大熱CRISPR基因編輯系統不同，NgAgo用來找到目標的定位模板是一段單鏈DNA而非RNA。在韓春雨的論文中，NgAgo系統所表現出的種種特性讓全世界的科學家看到了它身上的巨大潛力。有人將NgAgo看做CRISPR系統的必要補充，有人將它視作「下一代基因編輯系統」的有力候選。

　　然而，當世界各地的科研同行躍躍欲試地嘗試用NgAgo進行基因編輯后，許多人發現這一系統並不能像論文所述的那樣生效。技術博客「DNA剪刀」（DNA-scissors）對研究者們進行了一次調查[2]，他們將NgAgo與CRISPR進行對比，詢問研究者們對這兩個系統的看法。

　　截止發稿前，共有188位研究者參與投票。接近一半（48.9%）研究者正面對比了一下NgAgo和CRISPR，但只有6.4%的研究者認為NgAgo更勝一籌。但這並不能說明什麼——CRISPR系統已經在全球研究者的努力下優化了三年。可問題在於，只有8個參與投票的人聲稱NgAgo有效（註：據該調查運營者稱，有5個稱「有效」的投票發生在15分鐘之內。而本文作者在撰文時，聲稱有效的票數還是1）。儘管調查本身算不上很嚴謹，但「多數人無法重複」這一問題，無疑是將韓春雨推向風口浪尖的直接原因。

　　7月29日，澳大利亞國立大學醫學、生物學及環境學院的蓋坦·布爾焦在博客[3]上分享了自己在用NgAgo進行實驗但失敗了的重複經歷，並呼籲發表論文的期刊方《自然·科學技術》請韓春雨公布原始實驗數據和實驗條件。8月2日，《自然-生物技術》發言人就韓春雨事件發表聲明，稱該刊將按照既定流程來調查韓春雨的研究。西班牙國立生物技術中心分子和細胞生物學系的研究員路易斯·蒙托柳（Lluís Montoliu）在郵件中呼籲科研同行停止使用NgAgo，等待來自作者韓春雨的建議或解釋。

　　科研結果的可重複性問題，再一次成為學界和公眾熱議的話題。

　　已發表的結果，怎麼會不可重複？

　　事實上，雖然科學界反思了這麼多年「可重複性」的問題，但這麼些年中，真的具備可重複性的實驗並不多——事實上，許多年輕的科研人員在實驗室中需要學習的第一課就是：許多看起來高大上的文章都是錯的，或者只對了一部分。

　　這並不是導師們信口雌黃。2012年，世界最大的製藥公司之一安進公司的研究人員宣稱，他們試著重複癌症研究領域53篇「里程碑式進展」的論文里闡述的研究結果，有47篇的結果無法再現[4]。2015年，《可再現性項目：心理學篇》項目試圖再現在發表在3份頂級心理學期刊上的100項研究，發現能再現的研究不足一半[5]。2016年5月，《自然》雜誌公布了一個調查結果，在這份調查結果中，各行各業超過60%的科學家表示自己有過「未能成功重複別人實驗結果」的經歷，而對於化學家而言，有過這樣悲慘經歷的同行們更是超過80%[6]。有趣的是，不僅別人的實驗結果難以重複，他們有時連自己的實驗結果都重複不出來！

　　正是這樣的原因，在受訪的科學家中，有90%都承認科學界遭遇了或多或少的「可重複性危機」。不過，美國韋恩州立大學醫學院的大衛·格爾斯基（David H. Gorski）教授並不贊同「危機」這樣的用詞[7]。他認為這項調查根本就不是一項科學嚴謹的研究，而在他眼裡，「『危機』是用來描述一個即將到來的危險或者轉折點的詞語。這通常意味著我們必須要採取一些措施。而事實上，可重複性在科學研究領域是一個『問題』，是長期存在的『慢性病』。」它沒有把科學研究逼到生死存亡的牆角，科學研究也沒能把它從自己的必經之路上剔除。

　　為什麼？因為影響研究結果可重複性的條件太多太多了。

　　在現代化的實驗室中，人們可以相對嚴謹地控制實驗變數——相同品牌的試劑，同樣的反應溫度……然而，無論人們怎麼嚴謹，「誤差」總是客觀存在的。環境溫度、機器的老化程度、實驗人員的操作方法，每一步實驗中人為產生的微小差異不斷積累，就會變成足以影響實驗結果的大問題。比如像蛋白質結晶這種複雜的實驗，有時一個小小的灰塵，就可以毀了整個反應。

　　在這麼多變數的共同影響下，重複不出一種結果實在是太常見了。「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。」布爾焦對果殼網科學人說,「真正能質疑一種新技術的情況，是許許多多研究者都沒辦法各自建立它。」布爾焦指出。

　　「Ago的故事並不新，但是它作為新基因組編輯工具的潛力是令人很感興趣的。對Ago這種潛力的關注也許會驅使某些人誇大、炒作他們的觀點和數據，作者、審稿人、編輯和讀者都是這局面中的一部分。」CRISPR/Cas9系統的先驅之一、北卡萊羅納州立大學副教授魯道夫·巴郎古（Rodolphe Barrangou）在接受果殼網科學人採訪時說。「這就是為什麼科學是建立在眾多文獻之上的，需要重複的觀察和來自獨立研究組的獨立報告。」他強調。

　　

　　對已發表結果的檢驗通常需要眾多科研同行進行重複實驗。圖片來源：elifesciences.org

　　「不可重複」不等於「作者造假」

　　NgAgo爆出可重複性問題以來，炮轟「韓春雨造假」的聲音開始在網上出現，並隨著科學家呼籲韓春雨公開原始數據而越演越烈——持這種觀點的人想法非常直接：假的東西當然沒辦法重複嘛！

　　可是，沒有辦法重複的實驗結果，真的意味著作者在造假嗎？

　　蒙托柳給出的答案是：當然不。

　　「很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。」他說，「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。」

　　在科學界，「造假」是極嚴重的指控。這樣的指控否定的不僅是被指控者的學術水平，更否定了他的學術名譽乃至人格。缺乏決定性證據，單純只是實驗無法重複，並不能成為指控其他學者「造假」的理由。巴郎古評論說：「在指控任何人存在謊報和不端之前，人們必須要先重新評估數據，找出是什麼無法重複，再找出為什麼。」

　　因此，即便在試圖重複NgAgo的道路上耗費了大量時間、精力和資源卻最終只收穫失敗的結果，包括布爾焦在內研究者也沒有給韓春雨團隊扣上「造假者」的帽子，也沒有提及應調查作者的學術不端行為。他們只希望找出重複實驗的關鍵所在，加以解決。

　　「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。」布爾焦對果殼網科學人說。

　　「我們最開始用的是TALENs，之後轉而使用CRISPR，因為後者比前者更加穩定、有效率並且可重複。現在也是一樣，如果Ago這個新工具能夠表現穩健並可重複，我就會轉而使用它。」蒙托柳在接受果殼網科學人採訪時也表示，如果韓春雨能夠提供建設性的解釋和原始的實驗方法及數據，「我會準備好測試新的實驗方法。」

　　

　　在DNA-scissors發起的調查中，有66.8%的人表示將等到NgAgo被優化的時候。圖片來源：docs.google.com

　　科學問題，用科學的方式解決

　　「我感覺現在對NgAgo問題的討論有一些脫離語境。」談及紛擾的輿論，蒙托柳這樣對果殼網科學人說，「我同意韓春雨博士的觀點，即現在的情況應該科學地解決。」

　　在接受果殼網科學人的採訪時，布爾焦給出了研究者在通常遇到無法重複論文結果的情況時，通常會採取的行動流程：

　　詢問對該技術更有經驗的技術員同事或者科學家；

　　給論文作者寫信，向他們詢問操作指南上的更多細節和一些竅門；

　　用特定電子郵件列表、在線討論組或者社交媒體與同事在線討論這項技術。在基因組編輯領域，每當有新技術或者新軟體發布，領頭的研究者就會創建一個維基頁面或者在線討論組，來直接與同事和年輕科學家進行互動。

　　這樣的流程被認為有利於研究者更有效率地進行重複實驗。當NgAgo的重複實驗遭遇瓶頸時，蒙托柳和其他許多研究者都採取了這樣的行動。僅在Google的Genome Engineering using CRISPR/Cas Systems論壇上，就有30位研究者在名為NgAgo的板塊下發表了67條討論[8]。在這些討論組，研究者會交流自己的實驗結果，也給出分析和聽取評論。在NgAgo論文發表后迅速聯繫韓春雨請求分享實驗質粒的蒙托柳，也在重複實驗中出現問題時直接聯繫韓春雨，呼籲他公開實驗數據。

　　

　　NgAgo討論組部分截圖。圖片來源：groups.google.com

　　另外，一種重要的選擇是將自己的重複實驗結果寫成讀者來信（Correspondence）或評論形式，向學術期刊投稿。「我可以不公開我的實驗，選擇給重要期刊寫一篇讀者來信，然後為同行評議等六個月到一年的時間。」布爾焦說。不過，「出版陰性結果這條路通常比較困難，也不總是能被期刊所考慮。」蒙托柳補充道，「這就是為什麼現在研究者們採用了別的渠道，比如利用開放科學項目，讓他們能公開自由地分享結果給所有人評論。」

　　悶不做聲謀求發表陰性結果，還是公開自己的數據供所有人討論分享、吸取教訓？布爾焦選擇了後者。「他慷慨地分享了自己的實驗並為他使用NgAgo得到的陰性結果做出了一些解釋。」蒙托柳評價道。

　　「我覺得與同行們公開分享我的結果更有價值，這樣的經驗讓我受益匪淺。我現在還在跟不同領域不同背景的人分享自己實驗中的一些竅門，也非常推薦我的同事分享他們的數據。」布爾焦對果殼網科學人說，「這種做法能夠避免各個實驗室閉門造車做同樣的實驗。與其去追逐發表，共享數據、竅門和實驗方法更有價值——這樣能為我們省下資金、資源、實驗動物和白白花費掉的數周的實驗投入。」

　　而這正是布爾焦和其他科學家正在呼籲韓春雨所做的事情，正是「用科學的方式解決科學問題」。韓春雨工作的學校，河北科技大學近日表示，在約一個月後，韓春雨將採取適當形式公開驗證結果。

　　「現在所累積的證據提示許多實驗室（重複NgAgo的實驗）都失敗了，這是很遺憾的。我希望這些問題能很快被解決並修正。這樣，新的基因編輯工具就能使大家都獲益。」蒙托柳告訴果殼網科學人。

　　結語

　　眼下，不管是論文的發表方《自然》雜誌，還是韓春雨教授所屬的機構河北科技大學都在督促韓春雨儘快公布詳盡的實驗流程。更為詳細的信息毫無疑問能夠幫助人們更好地重複他的實驗，進而判斷這個橫空出世的新技術到底是行還是不行。「隨著社交媒體平台、在線討論組和研討會的發展，要對某個技術有沒有用下結論其實不需要耗費太多的時間。當然，這也取決於研究領域和該技術的複雜程度。」布爾焦說。

　　「當初我們嘗試CRISPR系統時，花了一兩個月拿到第一批正面數據。」布爾焦回憶說，「我記得我們很快就拿到了鼓舞人心的積極結果，但那結果有點反覆，而且效率挺低的。要真的建立起技術平台、顯著提高編輯效率花的時間就要長一點。」這是CRISPR系統在布爾焦實驗室的成長過程。現在備受遭遇質疑的NgAgo，日後能否在這些研究者手上穩定下來，切實為他們提供便利？相信答案很快就會水落石出。

　　即使這篇文章最終遭到撤回，我們也希望公眾更加理性地看待這個故事。科學家在科研的道路上難免犯下粗心和草率的錯誤，但這樣的錯誤不該被用來對他人的名譽進行攻擊。對於還很年輕的韓春雨團隊來說，這樣的錯誤和挫折會使他們更加成熟。也許有一天，也許能有一份真正的「諾獎級」，從這個小小的實驗室冉冉升起。而在那之前，所有挫折和失敗，都會是他們必須走過的流程。

　　（編輯：Calo）

　　參考資料：

　　Gao, Feng, et al. "DNA-guided genome editing using the Natronobacterium gregoryi Argonaute." Nature biotechnology (2016).

　　https://dnascissors.wordpress.co ... ome-editing-system/

　　My experience with Natronobacterium gregoryi Argonaute (NgAgo), medium.com

　　http://www.nature.com/news/biote ... ile-science-1.19269

　　Open Science Collaboration, Estimating the reproducibility of psychological science. Science Vol. 349 no. 6251 DOI: 10.1126/science.aac4716

　　Monya Baker,1,500 scientists lift the lid on reproducibility. Nature 533, 452–454 (26 May 2016) doi:10.1038/533452a

　　https://www.sciencebasedmedicine ... ducibility-problem/

　　https://groups.google.com/forum/#!topic/crispr/V1FALNbspCo