韩春雨论文的可重复性问题，怎样“科学解决”？ | 科学人
“除非别人重复不出来——要是Ago怎么做也做不出来，这说明咱是中国的小保方晴子了。”5月16日，河北科技大学的韩春雨在北京讲到他的基因组编辑系统NgAgo时开玩笑说了这么一句。在场的同行和学生大笑——在“STAP细胞”学术不端事件过去两年后，因篡改和捏造数据被《自然》撤稿、理研撤职的小保方晴子，早已成为科研人士无论如何都不能效仿的反面教材。
然而，不到三个月后，在关于韩春雨的报道中，真的已经有人以小保方晴子的故事作为案例进行讨论。这也许让这位彼时被国内媒体捧成新一个“诺贝尔奖候选人”，此时却必须承受众多科学家质疑的副教授始料未及。这一切，都源自韩春雨在《自然·生物技术》上发表的关于“新一代基因编辑系统”NgAgo的研究结果[1]。论文中那引起众多同行、媒体乃至公众关注的成果，被多国研究者反映“无法重复”。
针对此事，果壳网科学人联系到了分享重复失败数据的遗传学家盖坦·布尔焦（Gaetan Burgio）和呼吁韩春雨公开原始实验数据的路易斯·蒙托柳（Lluís Montoliu）。
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NgAgo是一个什么系统？简单地说，这是一项新的基因编辑技术。在蛋白质家族Argonaute（Ago），韩春雨等人发现一种叫做NgAgo的蛋白可以被用来进行定向和精确的基因编辑。而和近年在生物学界的大热CRISPR基因编辑系统不同，NgAgo用来找到目标的定位模板是一段单链DNA而非RNA。在韩春雨的论文中，NgAgo系统所表现出的种种特性让全世界的科学家看到了它身上的巨大潜力。有人将NgAgo看做CRISPR系统的必要补充，有人将它视作“下一代基因编辑系统”的有力候选。
然而，当世界各地的科研同行跃跃欲试地尝试用NgAgo进行基因编辑后，许多人发现这一系统并不能像论文所述的那样生效。技术博客“DNA剪刀”（DNA-scissors）对研究者们进行了一次调查[2]，他们将NgAgo与CRIPSR进行对比，询问研究者们对这两个系统的看法。
截止发稿前，共有188位研究者参与投票。接近一半（48.9%）研究者正面对比了一下NgAgo和CRISPR，但只有6.4%的研究者认为NgAgo更胜一筹。但这并不能说明什么——CRISPR系统已经在全球研究者的努力下优化了三年。可问题在于，只有8个参与投票的人声称NgAgo有效。尽管调查本身算不上很严谨，但“多数人无法重复”这一问题，无疑是将韩春雨推向风口浪尖的直接原因。
7月29日，澳大利亚国立大学医学、生物学及环境学院的盖坦·布尔焦在博客[3]上分享了自己在用NgAgo进行实验但失败了的重复经历，并呼吁发表论文的期刊方《自然·科学技术》请韩春雨公布原始实验数据和实验条件。8月2日，《自然-生物技术》发言人就韩春雨事件发表声明，称该刊将按照既定流程来调查韩春雨的研究。西班牙国立生物技术中心分子和细胞生物学系的研究员路易斯·蒙托柳（Lluís Montoliu）在邮件中呼吁科研同行停止使用NgAgo，等待来自作者韩春雨的建议或解释。
科研结果的可重复性问题，再一次成为学界和公众热议的话题。
事实上，虽然科学界反思了这么多年“可重复性”的问题，但这么些年中，真的具备可重复性的实验并不多——事实上，许多年轻的科研人员在实验室中需要学习的第一课就是：许多看起来高大上的文章都是错的，或者只对了一部分。
这并不是导师们信口雌黄。2012年，世界最大的制药公司之一安进公司的研究人员宣称，他们试着重复癌症研究领域53篇“里程碑式进展”的论文里阐述的研究结果，有47篇的结果无法再现[4]。2015年，《可再现性项目：心理学篇》项目试图再现在发表在3份顶级心理学期刊上的100项研究，发现能再现的研究不足一半[5]。2016年5月，《自然》杂志公布了一个调查结果，在这份调查结果中，各行各业超过60%的科学家表示自己有过“未能成功重复别人实验结果”的经历，而对于化学家而言，有过这样悲惨经历的同行们更是超过80%[6]。有趣的是，不仅别人的实验结果难以重复，他们有时连自己的实验结果都重复不出来！
正是这样的原因，在受访的科学家中，有90%都承认科学界遭遇了或多或少的“可重复性危机”。不过，美国韦恩州立大学医学院的大卫·格尔斯基（David H. Gorski）教授并不赞同“危机”这样的用词[7]。他认为这项调查根本就不是一项科学严谨的研究，而在他眼里，“‘危机’是用来描述一个即将到来的危险或者转折点的词语。这通常意味着我们必须要采取一些措施。而事实上，可重复性在科学研究领域是一个‘问题’，是长期存在的‘慢性病’。”它没有把科学研究逼到生死存亡的墙角，科学研究也没能把它从自己的必经之路上剔除。
为什么？因为影响研究结果可重复性的条件太多太多了。
在现代化的实验室中，人们可以相对严谨地控制实验变量——相同品牌的试剂，同样的反应温度……然而，无论人们怎么严谨，“误差”总是客观存在的。环境温度、机器的老化程度、实验人员的操作方法，每一步实验中人为产生的微小差异不断积累，就会变成足以影响实验结果的大问题。比如像蛋白质结晶这种复杂的实验，有时一个小小的灰尘，就可以毁了整个反应。
在这么多变量的共同影响下，重复不出一种结果实在是太常见了。“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。”布尔焦对果壳网科学人说,“真正能质疑一种新技术的情况，是许许多多研究者都没办法各自建立它。”布尔焦指出。
对已发表结果的检验通常需要众多科研同行进行重复实验。图片来源：elifesciences.org
NgAgo爆出可重复性问题以来，炮轰“韩春雨造假”的声音开始在网上出现，并随着科学家呼吁韩春雨公开原始数据而越演越烈——持这种观点的人想法非常直接：假的东西当然没办法重复嘛！
可是，没有办法重复的实验结果，真的意味着作者在造假吗？
蒙托柳给出的答案是：当然不。
“很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。”他说，“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。”
在科学界，“造假”是极严重的指控。这样的指控否定的不仅是被指控者的学术水平，更否定了他的学术名誉乃至人格。缺乏决定性证据，单纯只是实验无法重复，并不能成为指控其他学者“造假”的理由。
因此，即便在试图重复NgAgo的道路上耗费了大量时间、精力和资源却最终只收获失败的结果，包括布尔焦在内这些研究者也没有给韩春雨团队扣上“造假者”的帽子，也没有提及应调查作者的学术不端行为。他们只希望找出重复实验的关键所在，加以解决。
“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。”布尔焦对果壳网科学人说。
“我们最开始用的是TALENs，之后转而使用CRISPR，因为后者比前者更加稳定、有效率并且可重复。现在也是一样，如果Ago这个新工具能够表现稳健并可重复，我就会转而使用它。”蒙托柳在接受果壳网科学人采访时也表示，如果韩春雨能够提供建设性的解释和原始的实验方法及数据，“我会准备好测试新的实验方法。”
在DNA-scissors发起的调查中，有66.8%的人表示将等到NgAgo被优化的时候。图片来源：docs.google.com
“我感觉现在对NgAgo问题的讨论有一些脱离语境。”谈及纷扰的舆论，蒙托柳这样对果壳网科学人说，“我同意韩春雨博士的观点，即现在的情况应该科学地解决。”
在接受果壳网科学人的采访时，布尔焦给出了研究者在通常遇到无法重复论文结果的情况时，通常会采取的行动流程：
1.询问对该技术更有经验的技术员同事或者科学家；
2.给论文作者写信，向他们询问操作指南上的更多细节和一些窍门；
3.用特定电子邮件列表、在线讨论组或者社交媒体与同事在线讨论这项技术。在基因组编辑领域，每当有新技术或者新软件发布，领头的研究者就会创建一个维基页面或者在线讨论组，来直接与同事和年轻科学家进行互动。
这样的流程被认为有利于研究者更有效率地进行重复实验。当NgAgo的重复实验遭遇瓶颈时，蒙托柳和其他许多研究者都采取了这样的行动。仅在Google的Genome Engineering using CRISPR/Cas Systems论坛上，就有30位研究者在名为NgAgo的板块下发表了67条讨论[8]。在这些讨论组，研究者会交流自己的实验结果，也给出分析和听取评论。在NgAgo论文发表后迅速联系韩春雨请求分享实验质粒的蒙托柳，也在重复实验中出现问题时直接联系韩春雨，呼吁他公开实验数据。
NgAgo讨论组部分截图。图片来源：groups.google.com
另外一种选择是将自己的重复实验结果写成读者来信或评论形式，向学术期刊投稿。“我可以不公开我的实验，选择给重要期刊写一篇读者来信，然后为同行评议等六个月到一年的时间。”布尔焦说。不过，“出版阴性结果这条路通常比较困难，也不总是能被期刊所考虑。”蒙托柳补充道，“这就是为什么现在研究者们采用了别的渠道，比如利用开放科学项目，让他们能公开自由地分享结果给所有人评论。”
闷不做声谋求发表阴性结果，还是公开自己的数据供所有人讨论分享、吸取教训？布尔焦选择了后者。“他慷慨地分享了自己的实验并为他使用NgAgo得到的阴性结果做出了一些解释。”蒙托柳评价道。
“我觉得与同行们公开分享我的结果更有价值，这样的经验让我受益匪浅。我现在还在跟不同领域不同背景的人分享自己实验中的一些窍门，也非常推荐我的同事分享他们的数据。”布尔焦对果壳网科学人说，“这种做法能够避免各个实验室闭门造车做同样的实验。与其去追逐发表，共享数据、窍门和实验方法更有价值——这样能为我们省下资金、资源、实验动物和白白花费掉的数周的实验投入。”
而这正是布尔焦和其他科学家正在呼吁韩春雨所做的事情，正是“用科学的方式解决科学问题”。韩春雨工作的学校，河北科技大学近日表示，在约一个月后，韩春雨将采取适当形式公开验证结果。
“现在所累积的证据提示许多实验室（重复NgAgo的实验）都失败了，这是很遗憾的。我希望这些问题能很快被解决并修正。这样，新的基因编辑工具就能使大家都获益。”蒙托柳告诉果壳网科学人。
眼下，不管是论文的发表方《自然》杂志，还是韩春雨教授所属的机构河北科技大学都在督促韩春雨尽快公布详尽的实验流程。更为详细的信息毫无疑问能够帮助人们更好地重复他的实验，进而判断这个横空出世的新技术到底是行还是不行。“随着社交媒体平台、在线讨论组和研讨会的发展，要对某个技术有没有用下结论其实不需要耗费太多的时间。当然，这也取决于研究领域和该技术的复杂程度。”布尔焦说。
“当初我们尝试CRISPR系统时，花了一两个月拿到第一批正面数据。”布尔焦回忆说，“我记得我们很快就拿到了鼓舞人心的积极结果，但那结果有点反复，而且效率挺低的。要真的建立起技术平台、显著提高编辑效率花的时间就要长一点。”这是CRISPR系统在布尔焦实验室的成长过程。现在备受遭遇质疑的NgAgo，日后能否在这些研究者手上稳定下来，切实为他们提供便利？相信答案很快就会水落石出。
即使这篇文章最终遭到撤回，我们也希望公众更加理性地看待这个故事。科学家在科研的道路上难免犯下粗心和草率的错误，但这样的错误不该被用来对他人的名誉进行攻击。对于还很年轻的韩春雨团队来说，这样的错误和挫折会使他们更加成熟。也许有一天，能有一份真正的“诺奖级”，从这个小小的实验室冉冉升起。而在那之前，所有挫折和失败，都会是他们必须走过的流程。
（编辑：Calo）
参考资料：
1.Gao, Feng, et al. "DNA-guided genome editing using the Natronobacterium gregoryi Argonaute." Nature biotechnology (2016).
2.https://dnascissors.wordpress.com/2016/07/15/results-testing-ngago-genome-editing-system/
3.My experience with Natronobacterium gregoryi Argonaute (NgAgo), medium.com
4.http://www.nature.com/news/biotech-giant-publishes-failures-to-confirm-high-profile-science-1.19269
5.Open Science Collaboration, Estimating the reproducibility of psychological science. Science Vol. 349 no. 6251 DOI: 10.1126/science.aac4716
6.Monya Baker,1,500 scientists lift the lid on reproducibility. Nature 533, 452–454 (26 May 2016) doi:10.1038/533452a7.https://www.sciencebasedmedicine.org/is-there-a-reproducibility-crisis-in-biomedical-science-no-but-there-is-a-reproducibility-problem/
8.https://groups.google.com/forum/#!topic/crispr/V1FALNbspCo
文章题图：sciencenews.org
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