2016年，《自然》雜志做的一項(xiàng)調(diào)查顯示，超過(guò)70%的研究者稱(chēng)無(wú)法再現(xiàn)其他科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)[1]。這讓科學(xué)界出現(xiàn)了“再現(xiàn)危機(jī)”，也嚴(yán)重阻礙了科學(xué)的進(jìn)步和科研成果的轉(zhuǎn)化。

去年8月，我們?cè)鴪?bào)道，科學(xué)家在數(shù)據(jù)庫(kù)中發(fā)現(xiàn)，科研機(jī)構(gòu)的癌細(xì)胞系竟然在偷偷進(jìn)化，甚至對(duì)藥物的反應(yīng)也產(chǎn)生了大幅度的變化，嚴(yán)重影響了抗癌藥物的研發(fā)。這絕對(duì)值得科研人員警惕。

最近，耶魯大學(xué)的劉延盛實(shí)驗(yàn)室和蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)的RuediAebersold實(shí)驗(yàn)室合作，對(duì)6個(gè)國(guó)家13個(gè)頂級(jí)實(shí)驗(yàn)室的海拉細(xì)胞系（一種使用最廣泛的癌癥細(xì)胞系），進(jìn)行細(xì)致的分析，發(fā)現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)室的海拉細(xì)胞系從基因組到轉(zhuǎn)錄組，再到蛋白組和細(xì)胞表型，都發(fā)生了翻天覆地的變化。

比如，對(duì)于同一種海拉細(xì)胞系，在同樣培養(yǎng)條件下，細(xì)胞數(shù)量翻倍所需要的時(shí)間竟然存在成倍的差距。其他生理功能，如對(duì)細(xì)菌感染的反應(yīng)也截然不同。甚至細(xì)胞只要多傳一兩代，整個(gè)“胞”就都變了樣。相關(guān)研究發(fā)表在頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊NatureBiotechnology上[2]。

這項(xiàng)研究將實(shí)驗(yàn)無(wú)法再現(xiàn)的擔(dān)憂(yōu)推到了另一個(gè)層次，也提醒還在實(shí)驗(yàn)室辛辛苦苦用細(xì)胞系篩藥、研究機(jī)制的同學(xué)們注意了，用差異如此巨大的材料去做實(shí)驗(yàn)，怎么可能做出一致結(jié)果?。ㄎ恼潞竺嬗凶髡咛岢龅膽?yīng)對(duì)措施）

《自然》提出“再現(xiàn)危機(jī)”時(shí)，確實(shí)讓學(xué)術(shù)界慌了神，如此大面積的實(shí)驗(yàn)無(wú)法再現(xiàn)，那直接動(dòng)搖科學(xué)界的根基了。

如果是說(shuō)出現(xiàn)了大規(guī)模的造假，那顯然是太過(guò)陰謀論了，畢竟學(xué)術(shù)界一向是對(duì)學(xué)術(shù)不端零容忍的。況且這些年來(lái)，科技的進(jìn)步對(duì)世界的改變有目共睹。

那究竟是什么原因造成了這個(gè)結(jié)果呢？

生物學(xué)研究，尤其是癌癥研究，大部分都是從細(xì)胞系從出發(fā)的。而細(xì)胞材料本身的變化肯定是一個(gè)核心影響因素。

比如之前就有報(bào)道稱(chēng)，有科研機(jī)構(gòu)的細(xì)胞系標(biāo)簽打錯(cuò)，影響了無(wú)數(shù)實(shí)驗(yàn)室的研究[3]。

當(dāng)然，還有更重要的一個(gè)問(wèn)題，那就是細(xì)胞系自身基因組變異的問(wèn)題了。畢竟不同地方細(xì)胞的培養(yǎng)條件都不同，而細(xì)胞經(jīng)過(guò)反復(fù)傳代，遺傳物質(zhì)也會(huì)有變化。例如，我們開(kāi)頭所提到的癌細(xì)胞系的進(jìn)化。

而說(shuō)到細(xì)胞系，海拉細(xì)胞系大家一定最熟悉了。從上世紀(jì)50年代以來(lái)，海拉細(xì)胞系在世界各個(gè)實(shí)驗(yàn)室中“流傳”。目前，已有超過(guò)100000篇論文的研究使用或直接引用了來(lái)自海拉細(xì)胞系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果[2]。可見(jiàn)海拉細(xì)胞影響之大。

那這些使用廣泛的海拉細(xì)胞系之間到底有多大差別呢？我們并不清楚。這個(gè)問(wèn)題迫切需要闡明。

對(duì)此，劉延盛博士帶領(lǐng)的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)進(jìn)行詳細(xì)的研究。他們從各大實(shí)驗(yàn)室搜集了海拉細(xì)胞系，利用基因芯片技術(shù)（微陣列比較基因組雜交技術(shù)）、轉(zhuǎn)錄組測(cè)序以及蛋白質(zhì)譜技術(shù)等，對(duì)這些細(xì)胞系進(jìn)行分析，并且還測(cè)量了細(xì)胞的各種生理表型，系統(tǒng)地比較了各細(xì)胞系的差異。

首先是基因組的變化。研究人員發(fā)現(xiàn)不同實(shí)驗(yàn)室的海拉細(xì)胞系之間，在基因組結(jié)構(gòu)上就有很大的差異。很多細(xì)胞中，基因的拷貝數(shù)都不一樣，甚至染色體倍數(shù)都發(fā)生了改變。染色體數(shù)量改變，那隨隨便便就影響上千個(gè)基因了。

基因表達(dá)譜的變化更明顯?？茖W(xué)家讓所有的細(xì)胞系都處于靜息狀態(tài)，不給刺激，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組和蛋白組測(cè)序，比較了海拉細(xì)胞系的兩種類(lèi)型：CCL2和Kyoto的表達(dá)譜，定量分析了11365個(gè)轉(zhuǎn)錄本、5030種蛋白的水平。通過(guò)主成分分析表明，兩種細(xì)胞系的表達(dá)譜在各個(gè)層面都有顯著差異。

不僅如此，比較同一個(gè)來(lái)源但不同代數(shù)的海拉細(xì)胞系，發(fā)現(xiàn)12代的細(xì)胞與14代的細(xì)胞之間竟然有731個(gè)基因的表達(dá)存在顯著差異，并且有166個(gè)反應(yīng)到了蛋白水平上。而第七代與第50代之間的差異就更大了，整合素信號(hào)通路、內(nèi)切酶活性的調(diào)控通路、炎癥反應(yīng)通路這些非?；A(chǔ)的功能，都有大幅的改變。用不同代的細(xì)胞系做實(shí)驗(yàn)的同學(xué)可得注意了。

基因組——轉(zhuǎn)錄組——蛋白組都有大量變化，那細(xì)胞本身的生理表型也就不可避免的會(huì)改變了。

研究人員對(duì)不同來(lái)源的細(xì)胞系進(jìn)行培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞數(shù)量翻倍所需的時(shí)間，竟然從17.5個(gè)小時(shí)到32.3個(gè)小時(shí)不等。而這些細(xì)胞中，63種細(xì)胞周期相關(guān)蛋白的表達(dá)也差異明顯。

隨后，研究人員用沙門(mén)氏菌感染不同的來(lái)源、不同代數(shù)的海拉細(xì)胞系，發(fā)現(xiàn)感染率有很大的不同。而在應(yīng)對(duì)細(xì)菌感染時(shí)，不同細(xì)胞系表達(dá)的蛋白差別很大，如下圖。

事實(shí)上，這一項(xiàng)研究無(wú)法窮盡不同來(lái)源細(xì)胞系之間的差異，但結(jié)果仍然讓人觸目驚心。

本研究是重點(diǎn)關(guān)注了海拉細(xì)胞系，但這不意味著其他細(xì)胞系就沒(méi)有問(wèn)題，比如我們另一篇文章中提到了MCF-7乳腺癌細(xì)胞系[4]。因此，細(xì)胞系的變異問(wèn)題可能是一個(gè)普遍的現(xiàn)象，如果不加以重視，可能會(huì)嚴(yán)重阻礙生命科學(xué)和醫(yī)學(xué)的發(fā)展。

對(duì)此，本論文的作者也發(fā)出了如下幾個(gè)倡議：

第一，未來(lái)海拉細(xì)胞系相關(guān)的研究，都至少注明是CCL2細(xì)胞系還是Kyoto細(xì)胞系；

第二，使用早期傳代的細(xì)胞系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并標(biāo)明所用細(xì)胞系的代數(shù)；

第三，對(duì)于癌細(xì)胞重要生理表型的觀察，應(yīng)使用不同樣本，不同細(xì)胞模型，不同實(shí)驗(yàn)室來(lái)源的細(xì)胞系進(jìn)行對(duì)比。

第四，呼吁科學(xué)家團(tuán)體展開(kāi)討論，并考慮運(yùn)用更加精確的分子特征，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行認(rèn)證。