体外培养癌细胞的环孢菌素培养基一直没有更换过

作者：张馨予

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。为了实验更加简便安全，人类将癌细胞放在培养皿里进行研究，但超过 60 年，体外培养癌细胞的培养基一直没有更换过。许多科学家已经表示这种常规培养基与体液相差甚远，可能改变了癌细胞的性质，这也是癌症研究无法重复的原因，因为实验从一开始就错了。

改变基础研究的液体

1959 年，一名叫 Harry Eagle 的医生制造了一瓶改变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，包含了葡萄糖、盐分、必须的维生素以及氨基酸分子。就像神奇魔法一样，这种液体可以用来在体外培养细胞，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。

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。在它诞生后的 60 年里，研究者还在不断对其进行更新。无论是研究病毒攻击，还是病理特征，只需要改变里面的一些小成分，EMEM 马上就可以在实验室实现更新换代。如今，在实验室最受欢迎的应该是 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培养液的经典代号，DMEM。

当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培养基与实际体内的血液环境相差还是非常大的。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。这一点在癌细胞研究中非常重要，因为癌细胞的特性与正常细胞相差很大，用 EMEM 或 DMEM 来培养可能会造成极大的数据错误。任职于英国比森癌症研究所的 Saverio Tardito 就表示，现在 90% 癌症相关研究都在采用两种基础培养基，这些实验可能一开始就错了，直接对结果产生了影响。但是现在已经有能养活细胞的培养基摆在那，谁又会舍近求远去自己再造一瓶新的呢?

癌症研究的窘境

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，癌症研究也逐渐走入了歧途。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。但是投入和产出并没有成正比，过去 20 年癌症死亡率并没有预期的下降快，许多相关研究最终都走进了死胡同。

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。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不可能靠金钱投入来解决的。因为大多数的癌症研究结果是不可信的，实验数据混乱，实验结果不稳定，实验方法不工作。

全球生物标准研究所的首席主任 Leonard P。 Freedman，2015 年发表了一篇题为“基础实验不可重复中的经济学”的文章，里面指出超过半数的基础研究结果不可信，其他实验室根本重复不出来。癌症研究中常用的癌细胞培养可能就会出现错误，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%，但是当时并没有给出造成这种现象的原因。

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。就结果显示，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。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足，连自查的都可能寥寥无几。

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。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培养基 DMEM 一直备受科学家的关注。“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培养基，认为用一瓶可以养活癌细胞的培养基就足够了。

培养基造成了不可重复？