醫學研究結果為何難以複製

2011年 12月 20日 華爾街日報

兩年前﹐波士頓的一組研究人員發表了一篇論文﹐描述他們是如何通過一種叫STK33的靶點蛋白來消滅癌症腫瘤的。總部位於加州紹曾德奧克斯(Thousand Oaks)的生物技術公司Amgen Inc.的科學家迅速跟進﹐安排了二十多名研究人員嘗試重復這個實驗﹐期望能研發出一種相關藥物。

而事實證明他們既浪費了時間﹐也浪費了金錢。經過六個月深入細緻的實驗室研究後﹐Amgen發現無法重復試驗結果﹐於是放棄了該項目。

Amgen研究副總裁格倫•比格利(Glenn Begley)說﹐“我感到失望﹐但並不意外。我們常常無法重復學術期刊上發表的研究成果。”

這是醫藥領域一個不可告人的秘密：多數研究結果都是無法重復的﹐包括那些在頂級同行評審期刊上發表的研究結果。

《科學》雜志(Science)的編輯布魯斯•阿爾貝茨(Bruce Alberts)說﹐“這是個非常嚴重、令人不安的問題﹐因為這明顯會對（完全信任知名同行評審期刊所發論文）的人形成誤導。”12月2日發行的《科學》用了較大篇幅探討了科學的可重復性問題。

可重復性是一切現代科學研究的基石﹐是評價科學命題正確與否的標準。僅在美國一個國家﹐生物醫學研究一年的投入就達1,000億美元。所以﹐如果公開發表的醫學發現不能被其他人驗證﹐會產生嚴重的後果。

製藥企業對早期學術研究有很大依賴﹐如果在後續的研究中發現原始結果不可靠﹐它們就有可能損失數百萬美元。若根據自相矛盾的數據讓患者參加臨床試驗﹐有時會沒有療效或者產生有害的副作用。

還有一個更陰暗、更普遍的問題：對成功結果的偏好。

和製藥公司不同的是﹐學術界極少採用“盲法”試驗（conduct experiments in a 'blinded' manner）。這樣研究者就更容易挑選能證明實驗成功的數據。為追求職位和資金﹐越來越多的科學家需要名下有更多成功而不是失敗的試驗﹐在經濟不景氣的時期尤其如此。科學和學術期刊的激增更是加劇了這種壓力。

阿爾貝茨博士說﹐試驗結果之所以無法復製﹐在很大程度上可能要歸咎於試驗複雜性的增加。他說﹐“原因在於生物學的複雜性﹐而且（實驗室使用的）方法日益繁瑣。”

很難判斷近年來可重復性問題是不是變得更加嚴重了﹐但有一些跡象顯示的確如此。比方說﹐學術期刊《自然綜述》(Nature Reviews)今年5月份發表的一項全球性分析顯示﹐衡量藥品療效的二期臨床試驗成功率在2008-2010年期間降至18%﹐而2006-2007年期間成功率為28%。

拜耳公司(Bayer AG)研究業務主管胡斯魯•阿薩杜拉(Khusru Asadullah)說﹐“可重復性欠缺是二期試驗成功率下降的一個因素。”

拜耳9月份發表了一篇論文﹐描述該公司如何因內部試驗無法重現文獻結論而中止了近三分之二的早期藥物目標項目。

這家德國製藥公司表示﹐其試圖驗證的結論並非出自被撤回或疑似存在問題的論文。但拜耳稱﹐就連知名度最高的期刊上刊登的論文也有一些數據無法證實。

2008年﹐輝瑞公司(Pfizer Inc.)啟動了一個潛在投資超過7.25億美元的大項目﹐以期將一種有25年曆史的俄羅斯感冒藥變成有效的老年痴呆症(Alzheimer's disease)治療藥。

這是個很有前途的構想。來自貝勒醫學院(Baylor College of Medicine)及其他機構的研究人員在《柳葉刀》(Lancet)上發表的論文數據顯示﹐一種名為Dimebon的抗組胺藥能夠改善老年痴呆症患者的症狀。

加州大學洛杉磯分校(University of California Los Angeles)的研究人員晚些時候在芝加哥一次會議上發佈的研究也顯示﹐這種藥有可能使老年痴呆症病程的惡化減緩多達18個月。

讚助這兩項研究的舊金山生物技術公司Medivation Inc.首席執行長戴維•亨(David Hung)說﹐“從數據上看﹐這兩項研究很有說服力。”

2010年﹐Medivation與輝瑞聯合發佈了他們自己針對Dimebon的臨床試驗結果﹐他們對近600名有輕度至中度老年痴呆症症狀的患者進行了研究。兩家公司稱﹐他們無法重現《柳葉刀》上的結果。他們還表示﹐未發現使用該藥的患者與使用安慰劑的對照組之間存在顯著統計差別。

輝瑞和Medivation剛剛完成針對逾1,000名患者為期一年的研究﹐這是他們為檢驗Dimebon是否有希望成為老年痴呆症治療藥而做出的另一項努力。他們預計將在未來數月宣佈結果。

科學家們提出幾項理論來解釋重現試驗結果為何如此之難。兩個不同的實驗室使用的設備或材料可能略有不同﹐導致結果出現差異。試驗中的變量越多﹐意外發生小錯誤的可能性就越大﹐這些小錯誤會累積起來﹐對試驗結論構成某種影響。當然﹐美化、捏造或篡改數據也會導致數據經不起未來的檢驗。

根據英國皇家學會(Royal Society)發佈的報告﹐2007年全球所有科學研究領域──包括學術界和企業界在內──共有710萬名研究人員﹐較五年前增加了25%。

阿薩杜拉博士和來自拜耳的其他研究者在9月份發表的論文中寫道﹐“有一些更加明顯但還無法量化的原因﹐比如實驗室之間的激烈競爭以及論文發表壓力加劇。此外還存在發表成功結果的傾向﹐這樣的結果更容易被好的期刊接受。”

科學出版物也面臨壓力。科技信息提供商愛思唯爾(Elsevier)對數據的分析顯示﹐學術期刊數量在2001年至2010年期間攀升了23%。期刊數量的激增使競爭壓力加劇﹐就連高端期刊也面臨壓力﹐這會導致它們一窩蜂地刊登吸引眼球的論文（一般包含的都是實驗成功的結果）﹐以滿足對信息時效性的需求。

《科學》雜志的阿爾貝茨博士承認﹐學術期刊越來越需要在刊登“引起廣泛關注的”論文和確保真實可靠這兩者之間取得平衡。

製藥企業也存在公佈成功實驗結果的傾向。加州大學舊金山分校(University of California San Francisco)的研究人員考察了2001年至2002年期間向美國食品和藥品管理局(U.S. Food and Drug Administration, 簡稱FDA)提交的33項新藥申請相關數據。FDA要求製藥公司提供所有臨床試驗數據。但研究人員發現﹐有四分之一的試驗數據──多為不理想的數據──從來沒有發表過﹐因為這些公司從未把它們投給學術期刊。該研究論文於2008年在《公共科學圖書館•醫學》雜志(PLoS Medicine) 上發表。

結果導致：醫生須將FDA批准的藥品寫進處方﹐但他們常常看不到這些不理想的數據。

該論文共同作者、來自加州大學舊金山分校的麗莎•貝羅(Lisa Bero)說﹐“我認為發表經過挑選的數據是違背學術倫理的﹐因為其中涉及的研究對象是人。”

FDA發言人在一份電子郵件聲明中稱﹐FDA審批藥品時會考察公司向其提供的所有數據﹐但“一家公司選擇發表哪些數據FDA無權干涉。”

風險資本投資公司也表示﹐他們碰到越來越多研究結果無法重現的案例﹐這是他們投資早期研究項目意願減弱的一個主要原因。為生物技術公司提供融資的風險資本投資公司Atlas Ventures稱﹐現在公司在投資超早期研究項目之前﹐會先讓一家外部實驗室來驗證試驗數據。Atlas旗下生命科學部門合伙人布魯斯•布斯(Bruce Booth)說﹐大約有一半的案例中﹐研究結果都無法重現。

近幾個月發生了幾起涉及研究結果無法重復的突出案例。比方說﹐《科學》雜志在9月份部分撤回了2009年一篇探討一種病毒與慢性疲勞綜合症關係的論文﹐因為幾個實驗室無法重現該論文的結果。在此之前﹐該論文13名作者中有兩名重新檢查了他們分析過的慢性疲勞綜合症患者血樣﹐發現它們受到了污染。

一些研究無法重復是由更普通的原因導致的：作者不願向同行公佈所有原始數據。

斯坦福大學(Stanford University) 研究醫學研究可靠性的流行病學家約翰•約阿尼迪斯(John Ioannidis)近期試圖重復知名期刊《自然-遺傳學》(Nature Genetics)所刊登的18篇論文的研究結果。他指出﹐其中有16篇論文稱﹐研究依據的“基因表達”數據是公諸於眾的。

但論文提供的數據顯然不夠詳細﹐這18篇論文中﹐有16篇的結果約阿尼迪斯博士和他的同事無法完全復現。他說﹐“我們不得不（無條件地）相信這些結果是正確的。”

《自然》雜志的編輯維羅妮克•基爾莫(Veronique Kiermer)說﹐她讚同約阿尼迪斯博士的結論﹐她指出﹐相關發現使《自然》雜志在發表大型基因學研究時變得更加謹慎。

當嘗試開發新藥的公司遇到研究結果無法重復的問題時﹐可能會產生顯著的影響。

幾年前﹐幾組科學家開始把目標投向一種叫KRAS的蛋白﹐以尋找新的抗癌藥物。KRAS蛋白將細胞外部獲得的信號傳導至細胞內部﹐因此對控制細胞生長有重要作用。但在發生某種突變時﹐信號會持續傳遞﹐導致細胞過度增殖﹐產生腫瘤。

研究者認為﹐超過60%的胰腺癌和半數的結腸直腸癌是由KRAS突變引起的。肺部等許多其他器官腫瘤的生長也與該蛋白的突變有關。

所以科學家們非常希望能阻斷KRAS﹐讓它不再持續傳導信號導致腫瘤生長。

2008年﹐哈佛醫學院(Harvard Medical School)研究人員進行的細胞培養試驗顯示出﹐通過抑制另一種名為STK33的蛋白﹐能阻止KRAS功能失常導致的腫瘤細胞系生長。

這一發現引起了Amgen研究人員的興趣﹐他們最早是在一次學術會議上聽說相關試驗的。Amgen的比格利博士回憶道﹐“人人都躍躍欲試﹐這真的是一件大事。”Amgen有近一半的收入來自抗癌藥和相關藥物。

當哈佛醫學院的研究人員2009年5月份在著名期刊《細胞》(Cell)上發表他們的研究成果之後﹐Amgen迅速採取措施﹐想利用這些成果研發新藥。

在Amgen駐加州紹曾德奧克斯的辦公室召開的一次會議上﹐比格利博士為一組研究人員佈置了一項任務﹐讓他們找出可能抑制STK33的小分子。另一個研究小組領受了一項更基礎的任務：重現哈佛的數據。

比格利博士說﹐如果這種方式可行﹐“接下來就是上億美元的下游投資﹐所以必須確保有確鑿可靠的依據。”

但在之後的幾個月裡﹐比格利博士和他的小組漸漸心灰意冷。Amgen的科學家們最終無法復現《細胞》雜志所刊登論文的關鍵結果。

比方說﹐STK33蛋白大多被阻止的試驗對象細胞生長情況與STK33未被抑制的試驗對象並無區別。

研究結果無法復現是什麼原因造成的呢？

《細胞》雜志原論文主要作者之一、德國烏爾姆大學附設醫院(University Hospital of Ulm)的癌症研究者克勞迪亞•紹爾(Claudia Scholl)說﹐“我們認為這是方法問題﹐” Amgen採用的實驗方法可能導致了研究結果的差異。

紹爾博士舉例說﹐Amgen用來抑制STK33的試劑與《細胞》雜志所刊論文不同。不過她承認﹐即便是使用略有不同的試劑﹐“也應該能重復得出實驗結果。”

紹爾博士說﹐她的研究小組已經多次重復《細胞》雜志原論文的結果﹐她仍然堅信STK33是癌症靶向蛋白。

但Amgen取消了STK33項目。該公司二十多名科學家9月份在學術期刊《癌症研究》(Cancer Research)上發表了一篇論文﹐描述他們重復《細胞》雜志原論文主要結果的努力是如何失敗的。

比格利博士建議學術界應該像製藥公司一樣進行更多“盲法”試驗﹐以減少對成功結果的偏好。他說﹐“否則人們總是希望儘量得出老板想讓你得出的結論。”

Atlas的布斯補充說﹐“要想升職﹐發表結果為實驗失敗的論文是不行的。”

Gautam Naik