王炳順
(上海交通大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物統(tǒng)計(jì)學(xué)教研室,上海 200025)
近幾年,《自然》和《科學(xué)》等許多國(guó)際學(xué)術(shù)期刊圍繞美國(guó)著名學(xué)府杜克大學(xué)發(fā)生的一起重大學(xué)術(shù)問(wèn)題事件持續(xù)進(jìn)行探討和反思,[1-3]甚至連《紐約時(shí)報(bào)》及哥倫比亞廣播公司電視新聞雜志欄目《60分鐘》等各路新聞媒體紛紛跟進(jìn)報(bào)道,一時(shí)間,杜克大學(xué)“波蒂事件”進(jìn)入公眾的視線,吸引了廣大公眾的眼球,一些雜志與媒體甚至不客氣地稱之為杜克丑聞與杜克欺騙。[4-6]目前尚未見(jiàn)到國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)期刊介紹該事件的來(lái)龍去脈及其引發(fā)的學(xué)術(shù)反思與啟示。本文對(duì)杜克事件進(jìn)行了初步梳理,并對(duì)醫(yī)學(xué)研究的復(fù)雜性與可重復(fù)性問(wèn)題進(jìn)行探討。
惡性腫瘤是嚴(yán)重危害人類健康的重大疾病。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的艱苦探索,腫瘤基礎(chǔ)研究取得了很大進(jìn)展,然而,成果轉(zhuǎn)化到臨床應(yīng)用及臨床腫瘤治療效果方面一直沒(méi)有太大突破。近些年來(lái),采用有效手段對(duì)不同患者準(zhǔn)確篩選敏感化療方案的腫瘤個(gè)性化治療成為一個(gè)熱門領(lǐng)域。2006年10月杜克團(tuán)隊(duì)以阿尼爾·波蒂(Anil Potti)為第一作者、約瑟夫·內(nèi)文斯(Joseph Nevins)為通訊作者在《自然-醫(yī)學(xué)》雜志(Nature medicine)發(fā)表研究結(jié)果,[7]聲稱基于腫瘤細(xì)胞系藥敏試驗(yàn)與基因表達(dá)譜成功建立了腫瘤對(duì)化療的敏感性預(yù)測(cè)模型,根據(jù)腫瘤基因特征可為患者選擇針對(duì)性的敏感化療藥物。杜克大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的研究引起了同行極大興趣與關(guān)注,其中包括美國(guó)德克薩斯大學(xué)安德森癌癥中心(MD Anderson Cancer Center,MDACC,Texas University)的臨床研究者,他們?cè)诟M(jìn)前出于慎重,邀請(qǐng)基思·巴格利(Keith Baggerly)和凱文·庫(kù)姆斯(Kevin Coombes)這兩位專長(zhǎng)生物信息研究的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)家對(duì)杜克團(tuán)隊(duì)的《自然-醫(yī)學(xué)》論文加以核實(shí)。兩位生物統(tǒng)計(jì)學(xué)家不曾想到,幾經(jīng)周折,隨之而來(lái)的是影響學(xué)界的一場(chǎng)大風(fēng)波。
2006年11月起,巴格利和庫(kù)姆斯反復(fù)聯(lián)系杜克團(tuán)隊(duì),雖然得到作者有關(guān)原始數(shù)據(jù)和研究方法的一些澄清說(shuō)明,但是仍然不能重現(xiàn)論文中的結(jié)果。深入探查后,他們?cè)诙趴藞F(tuán)隊(duì)論文中發(fā)現(xiàn)了一些低級(jí)錯(cuò)誤,包括看似不屬于數(shù)據(jù)清單中的基因、數(shù)據(jù)錯(cuò)位及混亂的標(biāo)簽分組等。2007年11月,庫(kù)姆斯和巴格利的對(duì)杜克團(tuán)隊(duì)文章的擔(dān)憂發(fā)表在《自然-醫(yī)學(xué)》期刊上。[8]而波蒂和內(nèi)文斯只承認(rèn)是一些筆誤并予以修正,[9]否認(rèn)了巴格利等人指出的其他主要問(wèn)題,并認(rèn)為自己的方法是穩(wěn)健可重復(fù)的。
波蒂-內(nèi)文斯團(tuán)隊(duì)在一些著名期刊發(fā)表了基于同樣方法的一系列論文。在波蒂-內(nèi)文斯團(tuán)隊(duì)在《自然—醫(yī)學(xué)》論文發(fā)表一年后,杜克大學(xué)根據(jù)波蒂-內(nèi)文斯預(yù)測(cè)方法啟動(dòng)了三個(gè)臨床試驗(yàn)項(xiàng)目。巴格利2009年獲知臨床試驗(yàn)早已開(kāi)始后感覺(jué)事態(tài)嚴(yán)重,擔(dān)心那些滿懷希望投奔杜克的癌癥患者可能在承擔(dān)更大的風(fēng)險(xiǎn),于是決定采取另外一種措施:發(fā)表自己的論文。聯(lián)系生物醫(yī)學(xué)期刊碰壁后,2009年9月,他們將論文發(fā)表在統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)雜志《應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)年刊》上。[10]
幾乎同一時(shí)間段,美國(guó)國(guó)家癌癥研究所(National Cancer Institute,NCI)的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)家也在嘗試查證杜克團(tuán)隊(duì)的工作,后來(lái)和巴格利與庫(kù)姆斯一樣并沒(méi)有驗(yàn)證出杜克團(tuán)隊(duì)已發(fā)表論文的研究結(jié)果。為了回應(yīng)安德森癌癥中心和NCI研究人員的質(zhì)疑和擔(dān)憂,2009年10月,杜克大學(xué)的管理層對(duì)波蒂-內(nèi)文斯團(tuán)隊(duì)的研究工作進(jìn)行了審查,并暫停了三項(xiàng)臨床試驗(yàn)。然而杜克大學(xué)管理層在審查時(shí)沒(méi)有把巴格利博士等人的批評(píng)意見(jiàn)遞交到獨(dú)立審查委員會(huì),該委員會(huì)只收到了研究方自己所提供的材料,導(dǎo)致獨(dú)立審查委員會(huì)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。杜克大學(xué)的審查算是通過(guò)了,但審查過(guò)程沒(méi)有公開(kāi),三項(xiàng)臨床試驗(yàn)于2010年2月重新開(kāi)始。2010年7月,《癌癥通訊》的有關(guān)波蒂涉嫌簡(jiǎn)歷造假的報(bào)道讓整個(gè)杜克事件出現(xiàn)戲劇性的轉(zhuǎn)折。7月19日,33位資深生物統(tǒng)計(jì)學(xué)家和生物信息學(xué)專家聯(lián)名寫信給NCI主任同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)杜克大學(xué)及其他管理機(jī)構(gòu),反映杜克臨床試驗(yàn)問(wèn)題。杜克大學(xué)隨即讓波蒂停職休假接受調(diào)查。幾天后,33位著名的生物統(tǒng)計(jì)學(xué)家和生物信息學(xué)專家聯(lián)名寫信給NCI主任哈羅德·瓦默斯(Harold Varmus),表達(dá)了對(duì)于杜克大學(xué)臨床試驗(yàn)中應(yīng)用其預(yù)測(cè)模型的擔(dān)憂,極力主張獨(dú)立審核結(jié)果出來(lái)前先暫停杜克的三個(gè)臨床試驗(yàn)。隨后NCI和杜克大學(xué)邀請(qǐng)美國(guó)國(guó)家研究院下轄的醫(yī)學(xué)研究所(Institute of Medicine,IOM)成立外部獨(dú)立審查委員會(huì)調(diào)查杜克臨床試驗(yàn)的科學(xué)基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)幾番調(diào)查與聽(tīng)證后,IOM成立的專門委員會(huì)最終在2012年3月公布了報(bào)告《組學(xué)轉(zhuǎn)化研究的演變:吸取教訓(xùn)與前行之路》。[11]
2010年底,杜克大學(xué)永久停止了那三項(xiàng)臨床試驗(yàn)。波蒂博士最終從杜克大學(xué)辭職,他承認(rèn)簡(jiǎn)歷造假,但聲稱自己并沒(méi)有意識(shí)到數(shù)據(jù)處理與分析存在錯(cuò)誤。一團(tuán)亂麻的杜克事件,留給本研究領(lǐng)域一片陰云,留給同行一面黃色警告牌,留給杜克大學(xué)研究體系整頓及應(yīng)對(duì)訴訟糾紛等無(wú)數(shù)折騰。
杜克事件后,據(jù)負(fù)責(zé)臨床研究的杜克大學(xué)副校長(zhǎng)、轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究院院長(zhǎng)羅伯特·卡利夫(Robert Califf)教授估計(jì):波蒂團(tuán)隊(duì)的撤稿陸陸續(xù)續(xù)可能會(huì)達(dá)到20多篇。需要警示的是,正如IOM的報(bào)告《組學(xué)轉(zhuǎn)化研究的演變:吸取教訓(xùn)與前行之路》中特別指出的,杜克事件暴露的系列問(wèn)題并不局限于杜克大學(xué)。[11]從全球生物醫(yī)學(xué)研究論文的撤稿率就可見(jiàn)一斑。在PubMed搜索1990~2009年“已撤稿”的論文記錄,結(jié)果顯示:20年來(lái)論文發(fā)表總數(shù)在不斷增加的同時(shí)撤稿率不斷快速上升。由于論文發(fā)表到撤稿聲明需要些時(shí)日,可以預(yù)見(jiàn),后幾年的撤稿比例將會(huì)提升。
撤稿是學(xué)術(shù)自我糾錯(cuò)的反映,不難理解撤稿數(shù)量位居前列的是全球科研人員關(guān)注度極高的《自然》、《科學(xué)》和《新英格蘭醫(yī)學(xué)》、《柳葉刀》等高水平學(xué)術(shù)期刊。難道其他雜志錯(cuò)誤率少因而撤稿少?看看著名學(xué)者Ioannidis在《PLoS-醫(yī)學(xué)》發(fā)表文章分析的《為什么大多數(shù)發(fā)表的研究結(jié)果是假陽(yáng)性》,[12]也就能理解撤稿只是有心發(fā)現(xiàn)了論文中的問(wèn)題而糾錯(cuò),整個(gè)學(xué)術(shù)出版界還有大量的問(wèn)題論文被“冷落”了,撤稿數(shù)量反映的只是問(wèn)題的冰山一角。
撤稿率的上升某種程度上體現(xiàn)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究中生命現(xiàn)象與人類疾病的復(fù)雜性。就像美國(guó)在20世紀(jì)70年代掀起攻克癌癥的戰(zhàn)爭(zhēng),雄心勃勃實(shí)施“國(guó)家癌癥計(jì)劃”,然而,幾十年過(guò)去了,盡管投入了大量人力和物力,卻沒(méi)有取得人們所預(yù)期的成果,因?yàn)榘┌Y生物學(xué)復(fù)雜性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了人們當(dāng)時(shí)的理解。又如,2001年人類基因組工作草圖的發(fā)表是人類基因組計(jì)劃的里程碑事件,人們以為打開(kāi)了遺傳天書,能夠解碼生命、可以征服癌癥等重大疾病了。然而十年后,《自然》雜志于2010年3月刊文慨嘆《人類基因組十年:生命太復(fù)雜了》。[13]而且,相比前十年,2001年后撤稿比例上升的更快,這一有趣現(xiàn)象有待進(jìn)一步分析。它是否提示由結(jié)構(gòu)基因組學(xué)向功能基因組學(xué)過(guò)渡、轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,人們就像陷入了更大的科學(xué)迷宮,更難找到出口、更容易迷失犯錯(cuò)?生物醫(yī)學(xué)研究具有不同層面與各個(gè)階段,越是靠近發(fā)現(xiàn)與探索階段越像是盲人摸象,每個(gè)研究組都抱著自己的靶標(biāo),以為目標(biāo)明確、問(wèn)題有解了。尤其當(dāng)生物醫(yī)學(xué)研究產(chǎn)生海量數(shù)據(jù),人們?cè)跀?shù)據(jù)挖掘過(guò)程中往往變成了數(shù)據(jù)打撈、數(shù)據(jù)揉搓或數(shù)據(jù)拷問(wèn),“屈打成招”的陽(yáng)性結(jié)果紛紛冒出,矛盾的、沖突的結(jié)論更顯示醫(yī)學(xué)研究問(wèn)題的復(fù)雜性。
生命現(xiàn)象的復(fù)雜性和醫(yī)學(xué)研究中的不確定性,促使我們懂得謙卑,敬畏生命;促使我們了解得越多,越需要去了解更多;促使我們不斷發(fā)現(xiàn)與驗(yàn)證,探索與確證。我們承認(rèn)自身知識(shí)有限和工具有限,需要解決的是如何在有限認(rèn)知基礎(chǔ)上一步一步向前推進(jìn)。例如撤稿是學(xué)術(shù)凈化與科學(xué)進(jìn)步的反映,撤稿背后的原因就值得甄別,從而有針對(duì)性地逐步解決問(wèn)題。已有多位研究者對(duì)此進(jìn)行了深入分析,[14-16]其中Wager等人調(diào)查了1998~2008年間被撤稿論文,[14]對(duì)其中312篇文章撤稿原因進(jìn)行仔細(xì)分析與分類,第一類占40%:包括研究工具、數(shù)據(jù)源與計(jì)算方面的錯(cuò)誤,結(jié)果不能重復(fù);第二類為學(xué)術(shù)不端,占28%,如剽竊、捏造與弄虛作假;隨后17%為重復(fù)發(fā)表,15%為其他原因。
杜克事件發(fā)端于波蒂團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果不能被重復(fù)與重現(xiàn)。由此,有必要厘清醫(yī)學(xué)研究的重復(fù)性問(wèn)題。
重復(fù)是科學(xué)研究的基本準(zhǔn)則,不能重復(fù)則無(wú)法確認(rèn)研究結(jié)果,可重復(fù)的結(jié)果才是真實(shí)可信的?;诓煌暯?,重復(fù)性大致可以分為三個(gè)層面。
生物醫(yī)學(xué)研究一個(gè)重要特點(diǎn)是研究對(duì)象的個(gè)體變異性。常識(shí)告訴我們個(gè)別現(xiàn)象不能代表普遍規(guī)律。為了區(qū)分事實(shí)和偶然性,生物醫(yī)學(xué)研究要重復(fù)觀察一定數(shù)量的獨(dú)立樣本,而樣本量取決于效應(yīng)值大小、變異程度、研究把握度及對(duì)假陽(yáng)性錯(cuò)誤的控制水平。當(dāng)然,當(dāng)研究成本高昂,或者就像前面漆黑一片,明眼人也要靠“拐杖”試探著前進(jìn),有的時(shí)候仍可能會(huì)進(jìn)行類似一個(gè)組別只設(shè)兩三只小鼠的探索性研究。
這里需要注意各獨(dú)立個(gè)體的重復(fù)觀察數(shù)據(jù)與同一個(gè)體重復(fù)測(cè)量值的區(qū)別。后者解決的是技術(shù)上測(cè)量精度需要,前者才能解決統(tǒng)計(jì)學(xué)推斷問(wèn)題。這類似生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究中常說(shuō)的“生物學(xué)重復(fù)”與“技術(shù)重復(fù)”。技術(shù)重復(fù)不是完全獨(dú)立的,不能消除系統(tǒng)誤差與生物個(gè)體變異。已有文章強(qiáng)調(diào)基因組學(xué)研究中隨著測(cè)序技術(shù)應(yīng)用的推廣和成本降低,不能忽略了生物學(xué)重復(fù)的重要性。[17]如果實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)沒(méi)有生物學(xué)重復(fù),或者生物學(xué)重復(fù)的樣本量不足,將不能得到有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的結(jié)果;所獲得的差異表達(dá)基因很可能只是少數(shù)個(gè)體差異的表現(xiàn),并不能反映疾病或者特定生理狀態(tài)下的群體本質(zhì)特征。這警示我們絕不能讓高新技術(shù)的光芒迷障雙眼,而忽略了醫(yī)學(xué)科研中需要貫徹的統(tǒng)計(jì)學(xué)基本原理。
這里所指的重復(fù)不是一模一樣的克隆性復(fù)制,而是指針對(duì)同一問(wèn)題,兩個(gè)或多個(gè)相對(duì)獨(dú)立的研究能否達(dá)到一致結(jié)論。例如,對(duì)于企業(yè)創(chuàng)新藥物注冊(cè)申請(qǐng),美國(guó)FDA通常要求申辦者提交相對(duì)獨(dú)立的兩個(gè)關(guān)鍵臨床試驗(yàn)證據(jù),確保上市藥物安全、有效。又如,在某個(gè)熱門研究領(lǐng)域,一個(gè)實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果能否被另一團(tuán)隊(duì)重復(fù)出來(lái)。通常說(shuō)的重復(fù)就是這個(gè)意義上的相互印證。
2012年3月,《自然》雜志發(fā)表來(lái)自企業(yè)界的資深研究員C·格倫·貝格利(C.Glenn Begley)的一篇評(píng)論文章《提高臨床前癌癥研究標(biāo)準(zhǔn)》。[18]文中報(bào)道:為了在一些突破性癌癥研究的基礎(chǔ)上研發(fā)新藥物,研究小組選擇了一流雜志上53份癌癥基礎(chǔ)研究“里程碑式”研究論文,試圖重復(fù)他們的研究工作以重現(xiàn)論文結(jié)果,即企業(yè)在巨額投入前需要確保這些研究發(fā)現(xiàn)的真實(shí)性。然而令作者震驚的是:有47篇論文,即約九成的研究不能被重復(fù)。可見(jiàn)不能對(duì)已發(fā)表的結(jié)果一概信以為真,重復(fù)是鑒別真?zhèn)蔚脑嚱鹗?/p>
基于同一原始研究資料,既可以由作者自己的分析工具生成該論文展示的研究結(jié)果,也可以由他人在別的平臺(tái)中用相似的分析過(guò)程重現(xiàn)一樣的結(jié)果。這方面越來(lái)越得到一些雜志的認(rèn)同,[19-21]尤其對(duì)于組學(xué)方面的研究,除了需要作者提交芯片等原始數(shù)據(jù),今后將會(huì)逐步要求提供分析流程及所用的程序代碼。
前述巴克利等人為了重新再現(xiàn)杜克大學(xué)波蒂團(tuán)隊(duì)所發(fā)表論文的結(jié)果,雖然可以獲取波蒂團(tuán)隊(duì)提交的數(shù)據(jù),但由于缺乏具體分析過(guò)程,他們的核查工作耗費(fèi)了近兩千個(gè)小時(shí)??梢?jiàn)為了學(xué)術(shù)自身凈化與及時(shí)糾錯(cuò),數(shù)據(jù)共享與程序提交很有必要,為了原始研究結(jié)果出來(lái)后高效率地流程化分析及確保此后重現(xiàn)性,值得花費(fèi)大量時(shí)間與精力用于程序代碼的編寫與調(diào)整。例如在臨床試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析時(shí),常常采用SAS軟件ODS功能結(jié)合Report過(guò)程自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告;組學(xué)海量數(shù)據(jù)分析時(shí)可以結(jié)合R語(yǔ)言Sweave函數(shù)或采用整合的knitr包生成動(dòng)態(tài)報(bào)表。[22]若條件許可,重大項(xiàng)目的大數(shù)據(jù)分析最好能得到所在大學(xué)或機(jī)構(gòu)獨(dú)立的統(tǒng)計(jì)中心進(jìn)行重現(xiàn)性驗(yàn)證和確認(rèn)。
一般來(lái)說(shuō),單項(xiàng)研究本身樣本量越大,結(jié)論越有說(shuō)服力,在與其他同類研究比較時(shí)證據(jù)強(qiáng)度越大;在數(shù)據(jù)和分析流程固定的情況下,一項(xiàng)研究自身的結(jié)果能被很好重現(xiàn),那么他人就能鑒別研究結(jié)論的可接受程度;自身重現(xiàn)性好的研究更有可能被同類研究所重復(fù),從而確認(rèn)研究結(jié)果的真實(shí)性和結(jié)論的穩(wěn)健性,增進(jìn)人類對(duì)本質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識(shí)。
杜克大學(xué)波蒂重大學(xué)術(shù)丑聞并非偶然性事件,面對(duì)復(fù)雜的生命現(xiàn)象探尋醫(yī)學(xué)本質(zhì)規(guī)律,既要鼓勵(lì)創(chuàng)新、寬容失敗、勇敢探索,又要強(qiáng)調(diào)研究所必需的“可重復(fù)性”、避免急躁冒進(jìn),以免危害學(xué)術(shù)體系,甚至導(dǎo)致公眾的信任危機(jī)。只有基于經(jīng)得起考證的確鑿數(shù)據(jù),堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)研究,才會(huì)高效轉(zhuǎn)化成臨床應(yīng)用成果,造福人類健康。
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