2016年，《自然》雜志做的一項調查顯示，超過(guò)70%的研究者稱(chēng)無(wú)法再現其他科學(xué)家的實(shí)驗[1]。這讓科學(xué)界出現了“再現危機”，也嚴重阻礙了科學(xué)的進(jìn)步和科研成果的轉化。

去年8月，我們曾報道，科學(xué)家在數據庫中發(fā)現，科研機構的癌細胞系竟然在偷偷進(jìn)化，甚至對藥物的反應也產(chǎn)生了大幅度的變化，嚴重影響了抗癌藥物的研發(fā)。這絕對值得科研人員警惕。

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

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

這項研究將實(shí)驗無(wú)法再現的擔憂(yōu)推到了另一個(gè)層次，也提醒還在實(shí)驗室辛辛苦苦用細胞系篩藥、研究機制的同學(xué)們注意了，用差異如此巨大的材料去做實(shí)驗，怎么可能做出一致結果！（文章后面有作者提出的應對措施）

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

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

那究竟是什么原因造成了這個(gè)結果呢？

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

比如之前就有報道稱(chēng)，有科研機構的細胞系標簽打錯，影響了無(wú)數實(shí)驗室的研究[3]。

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

而說(shuō)到細胞系，海拉細胞系大家一定最熟悉了。從上世紀50年代以來(lái)，海拉細胞系在世界各個(gè)實(shí)驗室中“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)自海拉細胞系的實(shí)驗結果[2]。可見(jiàn)海拉細胞影響之大。

那這些使用廣泛的海拉細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。

對此，劉延盛博士帶領(lǐng)的聯(lián)合團隊進(jìn)行詳細的研究。他們從各大實(shí)驗室搜集了海拉細胞系，利用基因芯片技術(shù)（微陣列比較基因組雜交技術(shù)）、轉錄組測序以及蛋白質(zhì)譜技術(shù)等，對這些細胞系進(jìn)行分析，并且還測量了細胞的各種生理表型，系統地比較了各細胞系的差異。

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

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

不僅如此，比較同一個(gè)來(lái)源但不同代數的海拉細胞系，發(fā)現12代的細胞與14代的細胞之間竟然有731個(gè)基因的表達存在顯著(zhù)差異，并且有166個(gè)反應到了蛋白水平上。而第七代與第50代之間的差異就更大了，整合素信號通路、內切酶活性的調控通路、炎癥反應通路這些非常基礎的功能，都有大幅的改變。用不同代的細胞系做實(shí)驗的同學(xué)可得注意了。

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

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

隨后，研究人員用沙門(mén)氏菌感染不同的來(lái)源、不同代數的海拉細胞系，發(fā)現感染率有很大的不同。而在應對細菌感染時(shí)，不同細胞系表達的蛋白差別很大，如下圖。

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

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

對此，本論文的作者也發(fā)出了如下幾個(gè)倡議：

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

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

第三，對于癌細胞重要生理表型的觀(guān)察，應使用不同樣本，不同細胞模型，不同實(shí)驗室來(lái)源的細胞系進(jìn)行對比。

第四，呼吁科學(xué)家團體展開(kāi)討論，并考慮運用更加精確的分子特征，對細胞進(jìn)行認證。