全世界的癌症研究都用错了实验材料?

  癌症研究的投入与产出一直难成正比重复性也一直饱受诟病。  癌症研究的投入与产出一直难成正比重复性也一直饱受诟病。

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为了实验更加简便安全人类将癌细胞放在造就皿里进行研究但超过 60 年体外造就癌细胞的造就基一直他国更换过。

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许多科学家已经表示这种常规造就基与体液相差甚远可能转折了癌细胞的性质这也是癌症研究飞扬跋扈重复的原因原因实验从一起首就错了。

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  1959 年一名叫 harry eagle 的医生制造了一瓶转折整个当代生物医药学研究的试剂这瓶试剂看起来红得通透隔远看就像人的血液一样除了外观里面的添加成分也在模拟人体的体液蕴含了葡萄糖、盐分、必须的维生素以及氨基酸分子。

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就像神奇魔法一样这种液体可以用来在体外造就细胞许多人类和动物的细胞只要放在这种红色液体中就能迅速生长因此也是生物医学研究者拿来做细胞实验的标杆液体。

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  这种液体在专业领域被称作emem(eagle’s minimal essential medium)现在已经算得上是祖父辈的产品了字面意思就是让细胞存活的最精简成分不负责其他的特殊支持。

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在它诞生后的 60 年里研究者还在不断对其进行更新。

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无论是研究病毒攻击还是病理特征只需要转折里面的一些小成分emem 马上就可以在实验室实现更新换代。

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如今在实验室最受款待的应该是 emem 的二代产品dmem这是 1975 年诺奖得主 renato dulbecco 的改进版本取名也是非常随意就在 eagle 名字前加上了自己的名字叫 dulbecco’s modified eagle’s medium这也成了做细胞实验造就液的经典代号dmem。

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细胞造就常用造就基dmem。

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图片来源:lifenet
  自然这两种液体只能说可以维持细胞的基本生理状态也就是说这两种液体造就基与实际体内的血液环境相差还是非常大的。

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如果想要更准确地研究细胞的生化性质还要根据需求进行额外分子的补充。

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    这一点在癌细胞研究中非常首要原因癌细胞的特性与正常细胞相差很大用 emem 或 dmem 来造就可能会造成极大的数据错误。

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任职于英国比森癌症研究所的 saverio tardito 就表示现在 90% 癌症有关研究都在采用两种基础造就基这些实验可能一起首就错了刀切斧砍对结果产生了影响。

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但是现在已经有能养活细胞的造就基摆在那谁又会舍近求远去自己再造一瓶新的呢?
  近些年来许多基础研究学科都遭受了重复性危机除开多年饱受诟病的心理学研究癌症研究也慢慢走入了歧途。

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在美国政府每年要在癌症研究上投入将近 50 亿美金这还不包括私人企业和其他机构参与支持的研究。

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但是投入和产出并他国成正比过去 20 年癌症死亡率并他国预期的下降快许多有关研究终极都走进了死胡同。

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癌症研究离不开在体外进行癌细胞造就。

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图片来源:broadinstitute
  美国在 2016 年 2 月开启了耗资 10 亿美金的“癌症登月计划”为的就是让癌症研究更科技、更高效。

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时间过去将近 3 年癌症研究却进展迟缓slate 杂志的评论稿就曾指出这种发展迟缓是当者当者能靠金钱投入来解决的。

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原因大多数的癌症研究结果是当者当者信的实验数据颠倒是非实验结果不稳定实验方法不工作。

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  全球生物标准研究所的首席主任 leonard p。

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freedman2015 年发表了一篇题为“基础实验当者当者重复中的经济学”的文章里面指出超过半数的基础研究结果当者当者信其他实验室根本重复不出来。

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    癌症研究中常用的癌细胞造就可能就会出现错误如癌细胞类型错误或者不同癌细胞交叉污染预计占到癌症研究的 15%-36%但是当时并他国给出造成这种现象的原因。

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许多癌症研究结果都飞扬跋扈重复。

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图片来源:mágoz: replicate this
  在 2012 年美国安进癌症研究中心前任主席 glenn begley 就曾领导开展过大批量的往期实验重复并将结果发表在了nature上。

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就结果呈现53 项在癌症领域被称作“里程碑”式的研究只有 6 项可以重复出来。

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大多数情况下癌症研究在发表前都是处于严格保密状态所有的实验条件都限制在唯一的实验室中这就形成了只能通过实验室自查来保证实验结果但许多研究室为了课题多向发展人手往往并不充分连自查的都可能寥寥无几。

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  这种反馈机制的深层原因在于生物学家的“坏”习惯在一切癌症研究中都是效率和金钱至上至于实验结果的准确性则需要排到第三为了获得相同的实验结果意味着需要额外增派一个人手以及投入更多的资金来进行重复这对于任何实验室来说都是效率低下的。

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    因此想要验证癌症研究中到底哪里出了问题就更难了而所有癌症研究中都为了图方便采用的基础造就基 dmem 一直备受科学家的关注。

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    “坏”习惯在这体现得淋漓尽致正如 saverio tardito 上面所说没人想再花时间自己去配一瓶新的造就基认为用一瓶可以养活癌细胞的造就基就充分了。

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  在今年 1 月 2 日发表在 science advance 上的一篇文章tardito 显露了应该如何改进造就癌症细胞的造就基他通过数年的配制和比较选择选出了一种真正适合癌细胞生长的造就基它称其为plasmax该造就基里面含有血液中常见的 60 种营养和化学分子。

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“我们并他国把制造造就基当做一个课题来做” tardito 表示“但是从转折使用造就基的一起首我们就发现细胞状态不一样了。

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  目前实验室普遍采用 dmem 造就癌细胞系但是并他国完全地模拟体内的环境dmem 里面有一种被称作丙酮酸盐的成分是正常血液中的 10 倍。

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把癌细胞放在 dmem 中造就意味着让癌细胞强行适应了一种新环境即使实际氧气充分但对癌细胞来说其就类似生存在缺氧条件下。

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  最显著的是不同于 dmem新配制的 plasmax 里面添加了硒体内一种首要的矿物元素。

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tardito 在造就乳腺癌细胞时比较了这两种造就基在癌细胞低密度状态下dmem 不含有硒癌细胞全部死亡但是在含有硒的 plasmax 中能顺利发展壮大。

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    这种结果非常出乎意料许多保健品都宣称补充硒元素能够抗癌尽管他国任何研究刀切斧砍支持这种说法。

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但 plasmax 中的实验结果似乎说明硒元素在密度极低的癌细胞生长过程中起着首要作用。

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如果是这样的话人体内过量的硒元素可能是造成肿瘤转移的可能成因原因肿瘤迁移后细胞数目都不会太多硒元素可能助力了这一过程。

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“我们还需要更多的实验来验证这一现象。

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    ” tardito 表示。

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tardito的实验呈现plasmax对低密度癌细胞生长有含沙射影促进作用而dmem则他国。

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图片来源文献。

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  tardito 也并不是第一个发现造就基对癌细胞生长有影响的人2017 年美国麻省理工白头研究所的 david sabatini 就自己配制了类似血液成分的造就基他发现在自制造就基中生长的肿瘤细胞与在 dmem 中的相比对化疗药物敏感度含沙射影下降。

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  tardito 认为癌症研究不能重复的很大原因正是原因实验所用的造就基其他国完全模拟体内的环境可能刀切斧砍导致不同实验室之间使用的癌细胞已经不太一样了。

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  值得一提的是几十年前就起首流水生产的人类癌细胞系许多都造就在 dmem 中然后进行收获再出售给全球各地的实验室。

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也就是说随着实验用癌细胞一代又一代的传播这些癌细胞可能已经变得适应起 dmem 的环境呈现出的理化性质已经和人体内完全不一样现在的癌症有关实验对象更像是 dmem 癌细胞而不是人类癌细胞。

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如果是这样的话实验还他国开展就已经走向了错误的方向因此不同实验室结果会得出千奇百怪的数据也就不奇怪了。

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dmem与plasmax的成分表plasmax添加了更多血液中存在的分子能更好地模拟体内环境。

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图片来源文献。

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  tardito 配制的 plasmax 算是跨出了首要的第一步但是距离 plasmxa 的商业化应用还很远。

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商业化生产对于科学研究也是当者当者缺少的一环商业造就基比各自实验室配制的造就基更标准化和产业化其实是利于提升癌症研究的可重复性的。

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即使有实验室会自行尝试对造就基进行配制或者在 dmem 里添加其他营养剂但是在投入商业应用之前都不能为其他科学家带来显著作用。

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    原因商业化的造就基一直他国更新换代研究者只能用 dmem 作为不完美的替代品可以说研究者目前依赖于 dmem 也是一种无奈之选。

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此外不同厂商之间供应的 dmem 也可能会对癌细胞生长状况造成影响更不用说市场上还充斥大量的伪造产品。

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  plasmax 仅仅只是一个起首其还缺乏血液里首要的一些组分包括脂肪酸和蛋白质等。

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把癌细胞拿出来放置在造就皿里是飞扬跋扈完全模拟人体环境的但这也是目前癌细胞研究最简便、安全的方法任何癌症研究都离不开这种基础实验。

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    因此如何将这项实验带上准确的轨道是科学家需要不断求进的事tardito 说“想制造出一种完美液体很难我们能做的只能是不断缩小造就基与人体环境的差别。

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