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逼近 50% 的癌症研究實驗無法被重現? RPCB 耗時 8 年點出「再現性危機」

Yiting
・2022/01/14 ・2367字 ・閱讀時間約 4 分鐘

你聽過科學研究的「再現性」(reproducibility)嗎?如果一個科學研究結果具有再現性,代表它可以被另一個研究團隊,以同樣的控制條件、操作步驟進行重複測量,並獲得與前人相近的結果。這也代表著這項實驗是可以被驗證的,該研究的可信度也越高。

近年來,許多領域都開始重視科學研究的再現性問題,例如 2015 年由科學開放平台(Open Science Framework, OSF)發表在《科學》(Science)的一篇心理學實驗再現性的研究,就重複了三個重要的心理學期刊,包括 Psychological ScienceJournal of Personality and Social PsychologyJournal of Experimental Psychology: Learning, Memory, and Cognition 在 2008 年間發表的 100 個研究,結果顯示僅有 36%的研究具有統計顯著性[1]

而在 2016 年刊載於《自然》(Nature)的一篇報導中,團隊以線上問卷調查了 1576 位研究者,發現有超過 70% 的研究者,無法重現其他科學家曾經做過的研究結果;更有超過 50% 研究者無法重現「自己的」研究結果[2]

再現研究論文時,會遇到哪些困難?

同樣的科學研究再現性驗證也出現在生醫領域。一項由 RPCB(Reproducibility Project: Cancer Biology)團隊耗資 200 萬美元、歷時 8 年,嘗試複製各大具影響力的臨床前癌症研究,其結果於去年(2021)12 月發表於 eLife[3]

在看這項研究結果之前,或許我們可以先了解 RPCB 究竟是何方神聖?RPCB 是一個由非營利組織「開放科學中心」(Center for Open Science)與學術平台「科學交流」(Science Exchange),在 2013 年開始合作執行的一項計畫。團隊期望能系統性地重現出 53 篇於 2010~2012 年間,刊登在知名期刊《自然》、《科學》、《細胞》(Cell)中的臨床前癌症相關研究。

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非營利組織「開放科學中心」的標誌。圖/RPCB

即使一開始團隊預計重複 53 篇論文中共 193 項實驗,但最終能成功執行的僅有來自 23 篇論文裡的 50 個實驗,且仍使該計畫延宕了五年才完成。為什麼理想這麼豐滿,現實卻如此骨感?研究團隊在論文中提到了幾項實驗再現的困難與挑戰,例如:

  1. 許多原始論文缺少敘述統計(descriptive statistics)和推論統計(inferential statistics)的關鍵數據,像是效果量(effect size)、統計檢定力(power)等資訊,儘管團隊聯繫了原始論文的作者,仍有 68% 的數據無法取得。
  2. 在這 193 項實驗中,沒有一個具有足夠詳細的說明,令團隊能設計出重複的實驗步驟。這使得他們不得不轉向論文原始作者,以尋求更進一步的實驗建議,而在詢問的過程中,約 26% 作者給了極大的幫助,而有約 32% 作者對實驗完全沒幫助(或是無任何回應)。

癌症研究實驗的再現性僅 46%?

在缺乏合作、需要詳細檢查並調整實驗步驟的情況下,研究團隊平均需要花費 197 週的時間才能複製出一項實驗。此外,每複製一次實驗的成本高達 5 萬 3000 美元——大約是原先預估花費的兩倍,因此再現 193 項實驗的雄心壯志終究無法達成。

那麼這項耗時 8 年、斥資百萬的實驗再現性研究,給了我們什麼結果呢?

根據團隊在 eLife 發布的第二篇論文顯示,這些臨床前癌症相關研究的實驗再現性僅有 46%,且平均的統計效果量也比原始論文低了 85%[4]

在這些被再現的實驗中,原始研究效果量大的往往更容易被複製,而動物實驗則是再現性最差的,這可能是因為在生物體內(in vivo)實驗的效果量,大多低於體外(in vitro)實驗。

白色實驗室禮服的女人
RPCB 團隊發現,再現一個實驗需要將近四年的時間,且成本是預想中的兩倍,無法完成 193 項實驗。圖/Pexels

只做一次的再現實驗,公信力足夠嗎?

發表在知名期刊上的臨床前癌症研究論文,其實驗再現性居然不到一半,這對於生物醫學相關領域的研究者來說,無疑是一項沉重的打擊。

不過僅憑一次的再現實驗,就評斷一項研究的公信力,對這些研究者來說公平嗎?其中一位研究無法被 RPCB 再現的學者就表示:「他無法確定這些一次性實驗有多少價值。」而那些被選中重現的實驗,當中也不乏已經開始進行第二期藥物臨床試驗的研究。同時也有研究者指出,RPCB 在複製實驗時使用了與原研究不同的細胞株(cell line),也並未在實驗中進行三重複確認最終結果[5]

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若能使用相同細胞株並進行三重複,應該能減少再現實驗的誤差。圖/Pixabay

針對這些指控,RPCB 說明這項計畫的目的,並非藉此斷言某些特定研究是無用,或需要被停止的,而是為了點出現今研究的再現性危機(reproducibility crisis),以期望找出相對應的解方。目前也有一些提升研究再現性的方法被提出,像是以盲性研究(blinding)進行體外實驗或動物實驗、採用更大的樣本量、更嚴謹的統計分析方法,以及研究計畫的預先註冊制度(preregistration)〔註 1〕

雖然這項大型研究充滿著許多爭議,但也提醒了各領域的研究人員:對於自身研究的每個步驟、統計方法等,都應更加詳盡、仔細的記錄。除了能使後人有辦法針對已發表的內容,進行深入探討外,亦可以提升該實驗被再現的可能性,增加研究的公信力。

而看完文章的你,對於科學研究的再現性又有什麼看法呢?

註解

註 1:研究計畫的預註冊是指研究者在進行科學研究之前,先對他提出的假設、方法、分析方式上傳到註冊機構,經由該單位的期刊編輯、同儕審查通過後,再進行研究的一種做法。

參考資料

  1. Open Science Collaboration, Estimating the reproducibility of psychological science, Science, Vol 349, Issue 6251, 2015. https://www.science.org/doi/10.1126/science.aac4716
  2. Monya Baker, 1,500 scientists lift the lid on reproducibility, Nature, volume 533, pages452–454, 2016. https://www.nature.com/articles/533452a
  3. Timothy M Errington et al., Reproducibility in Cancer Biology: Challenges for assessing replicability in preclinical cancer biology, eLife, 2021. https://elifesciences.org/articles/67995
  4. Timothy M Errington et al.,Investigating the replicability of preclinical cancer biology, eLife, 2021. https://elifesciences.org/articles/71601
  5. Asher Mullard, Half of top cancer studies fail high-profile reproducibility effort, Nature, 09 December 2021. https://www.nature.com/articles/d41586-021-03691-0

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Yiting
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在鳳梨田裡唸生科的人類,畢業後意外走上了科普路,目前還在緩慢前行中。喜歡有趣怪知識、諧音爛笑話,還有床。


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提早部署「免疫負債」!接種流感疫苗,有助於降低新冠肺炎死亡率

careonline_96
・2022/01/20 ・2436字 ・閱讀時間約 5 分鐘
接種流感疫苗,有助降低新冠肺炎死亡率,感染科醫師圖解說明

新冠肺炎 COVID-19 疫情是大家高度關注的問題,不過流感病毒可沒有沉寂,流感會不會出現大反撲,是目前全世界都很關心的議題。臺大兒童醫院黃立民院長表示,流感疫情與邊境管制措施有關,隨著政策的調整,流感再流行的機會相當大。因為已經兩年沒有流行,加上監視結果顯示,流感病毒株已經改變,所以當流感疫情升溫,可能出現大流行。

大家常聽到的「免疫負債」意思就是說,大家為了預防新冠肺炎 COVID-19,所以會戴口罩、勤洗手、保持距離,使得呼吸道感染、腸胃道感染的機會降低,因此一些本來容易得到的傳染病,例如流感、腸病毒等在這兩年都少了許多。黃立民醫師解釋,造成的結果就是,一旦解除防疫限制,民眾開始不戴口罩、洗手頻率減少、社交距離拉近,其他病毒就會開始流行。由於已經連續兩年都較少人感染,可以感染的人數就會變多,這個時候就容易爆發流行,把過去兩年沒有爆發的流行補回來,所以叫做「免疫負債」,像是還債的概念。

「包括法國、紐西蘭,都有觀察到這個現象,一開放邊界,就馬上大爆發」黃立民醫師提醒,「要解決免疫負債,就是要大家趕緊去打疫苗。冬天需要施打的呼吸道疾病疫苗,最強調的還是流感疫苗。」

流行性感冒病毒(Influenza virus)是經由飛沫傳染,感染者的鼻咽部、口腔、還有呼吸道都有病毒,在講話、咳嗽、打噴嚏時,會把病毒噴到環境裡,黃立民醫師說,如果距離一到兩公尺之內,就有機會被飛沫噴到而感染;另外一個模式,叫做媒介物傳染,感染者會污染他的物品,例如杯子、桌面、門把等,如果有人進入這些環境,就可能碰觸病毒而遭到感染。我們生活在城市裡,流感患者可能搭捷運、進餐館,所以扶手、椅子、桌子都可能有病毒,這種傳染模式在大城市相當常見。

流感症狀較嚴重,不同於一般感冒

呼吸道感染可分成兩種,一種叫做一般感冒,一種叫做類流感,黃立民醫師解釋,一般感冒比較輕微,類流感會比較嚴重。類流感的定義,第一個是發燒,第二個是有呼吸道症狀,比如說咳嗽、流鼻水、喉嚨痛等。

類流感跟一般感冒最大的差別就是發燒,成年人得到一般感冒通常不會發燒,如果發燒了,代表狀況比較嚴重,黃立民醫師說,台灣的類流感通常都會伴隨著一些比較不舒服的表現,包括畏寒發燒、全身痠痛、倦怠感、劇烈頭痛、腰酸背痛,這些都是流感的典型症狀。

流感不同於一般感冒

流感除了讓人全身很不舒服外,還可能出現嚴重併發症,黃立民醫師說,流感病毒會跑到肺部引起肺炎、跑到心臟造成心肌炎、跑到腦部造成腦炎,其中最常見是肺炎。流感病毒還可能引起繼發性細菌感染,例如在感染肺部以後出現細菌感染。

「由於流感病毒會攻擊我們的組織,造成全身發炎,進而導致患者原有的慢性病惡化」黃立民醫師說,「例如心臟冠狀動脈本來塞了 75%,得到流感之後可能就會塞到 95%,導致心肌梗塞。無論是慢性心臟病、高血壓、糖尿病、慢性腎臟、肝臟疾病,都可能會惡化,甚至導致死亡。」

預先部屬,預防流感

預防流感就跟預防新冠肺炎 COVID-19 一樣,要戴口罩、勤洗手、保持社交距離,減少接觸病毒的機會,黃立民醫師說,另一方面可以在每年冬天施打流感疫苗,提升身體的保護力。因為流感病毒會突變,每一年流行的病毒株都不太一樣,而且流感疫苗的保護力持續時間較短,一般認為大概三、四個月之後效果就漸漸變差了,所以每年需要重新施打。

預先部屬,預防流感

呼吸道感染發生時常常是兩、三種病原體一起感染,黃立民醫師說,隨著檢驗工具的進步,我們會發現很多人並非只有一種細菌或病毒,而是多重感染。研究發現,新冠肺炎患者亦會同時找到兩種病原,流感與新冠肺炎可能同時感染,而且病情還會加重。

「研究指出,施打過流感疫苗,比較不會被診斷新冠肺炎 COVID-19;而且如果不幸得到新冠肺炎,死亡率也會降低。」黃立民醫師解釋,「因為很多新冠肺炎屬於輕症,如果患者單獨得到新冠肺炎,症狀可能不甚嚴重,而不會就醫。但如果同時得到新冠肺炎和流感,症狀比較嚴重使就醫機率高,也就較容易被診斷出來。」

其實不只流感病毒、新冠肺炎,呼吸道本來就是一個開放的環境,還有多種細菌、病毒都混在裡面,同時遭到兩、三種感染,是很常有的狀況。因此建議可同時接種呼吸道疾病疫苗,例如流感疫苗、百日咳疫苗、肺炎鏈球菌疫苗等,都可降低新冠肺炎死亡率約兩成至三成。

貼心小提醒

五十歲以上,或者是有慢性病,例如心臟病、肝病、癌症、或是服用免疫抑制劑的患者,得到流感時出現重症的機會較高,一定要記得施打流感疫苗,提高保護力。另外,家人之間的傳播是流感病毒很重要的傳染模式,學生是傳播流感病毒的重要族群,所以也需要施打流感疫苗。

黃立民醫師強調,接種疫苗後需要一段時間身體才能產生保護力,建議大家要在流感疫情升溫前趕快施打疫苗!

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