实验系统中的数据变异性似乎比我们想象的要高

马丁·米切里斯和马克·沃斯著。数据可复制性的缺乏被认为是许多学科缺乏进展的原因,包括抗癌疗法的发展。许多评论家将这种数据质量的缺乏归因于糟糕的研究实践,并导致了对更好的研究标准化的呼吁。然而,我们最近的研究表明,在高度标准化的条件下,在世界领先的研究环境中产生的数据集存在高度的可变性。因此,我们的研究结果表明,生物系统的内在可变性高于预期,挑战了简单数据标准化的有效性,并值得对这一主题进行更多的研究。

在科学和许多其他学科中,关于所谓的“可重复性危机”或“复制危机”存在激烈的争论。研究人员在同行评审的科学期刊上重复其他研究人员描述和发表的实验时,无法获得相同的结果,这助长了这种现象。

许多人认为,数据可复制性低的后果对科学进步和研究成果转化为应用具有高度破坏性。例如,有限的数据可复制性被认为是新药在临床开发(即在人类患者中进行药物测试)期间的高失败率的原因。90%以上进入人体临床试验的候选药物在最新阶段的药物试验中失败。

这听起来令人惊讶,但尽管这个话题非常重要,并且在学术界内外引起了广泛关注,但实际上关于这个主题的研究和数据很少。例如,对于在某个模型系统中什么级别的数据可复制性在技术上是可行的,目前还没有现成的理解。

许多评论是基于感知和观点,而不是基于证据,评论人士提出,缺乏可复制性表明缺乏适当的研究标准。然而,到目前为止,只有非常有限的证据表明,通过遵守更严格的标准可以大大提高数据的质量和稳健性。特别是,科学实验的可复制性在技术上是可行的,这是以知情和有意义的方式解决数据可复制性的一个关键前提条件,关于这方面的证据非常稀缺。

我们现在通过分析现有最大数据集(至少就我们所知,如果有更大的数据集,我们将很高兴了解这一点)的可变性来解决这个问题,这些数据集包含了多次重复的实验结果,通常是在几十年里。值得庆幸的是,这些数据是由美国国家癌症研究所(NCI)运营的NCI60项目提供的。自20世纪80年代以来,NCI60项目反复测试了数千种化合物对60种癌细胞的活性,遵循最高标准,并提供所有原始数据供分析。

同一实验(在给定细胞系中测试给定药物)结果之间的可变性远远高于预期,差异高达100亿倍以上。对于在同一细胞系中测试了至少100次的所有化合物,最高值和最低值之间至少有5倍的差异。考虑到使用抗癌药物治疗患者时,即使剂量增加两倍也不可能,这是非常重要的。传统的细胞毒性化疗是在最大耐受剂量下进行的,这意味着任何剂量的增加都会导致无法忍受的毒性。所谓的靶向药物,对癌细胞更有特异性,以最大生物剂量给药,在此剂量下,靶标被完全抑制,再增加剂量也不会进一步增加特异性抗癌效果。

由于NCI60项目是一个世界领先的研究环境,遵循尽可能高的研究标准,NCI60数据中的高可变性似乎更多地由生物系统的内在可变性驱动,而不是先前预期的那样。这也意味着简单的研究标准化并不能解决与数据复制相关的问题。

我们希望这些惊人的结果能让人大开眼界。当我们开始这项工作时,我们从未预料到如此高水平的可变性,这表明我们自己对生物系统中技术上可行的可复制性水平抱有不切实际的期望。我们希望,我们的发现将为提高研究数据的稳健性和意义所需要的研究提供信息和启发,反过来,也为癌症和其他疾病的治疗方法的发展提供信息和启发。

更多关于这项研究的信息:

标题:从高度标准化的细胞培养实验中获得的数据具有很大的内在可变性

作者:Mark Wass, Martin Michaelis -肯特大学;开云体育主頁(欢迎您)开云体育app客服Ian Reddin, Tim Fenton -南开云体育主頁(欢迎您)安普顿大学。

日报:药理研究(Pharmacol Res. 2023 1月18日;188:106671。doi: 10.1016 / j.phrs.2023.106671。PMID: 36681368)。

链接:

https://doi.org/10.1016/j.phrs.2023.106671

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1043661823000270