1 引言
鑒于對數(shù)據(jù)可靠性的顧慮，以及無法重現(xiàn)已發(fā)布的研究結(jié)果，生命科學正陷于“重現(xiàn)性危機”之中。大多數(shù)科研人員報告稱未能重現(xiàn)實驗（包括其本人的實驗），因此需要采取更多步驟來改善已發(fā)布的研究結(jié)果的可靠性與可信度。但是，有哪些因素導致了這種科學“危機”，應如何實施簡單的移液解決方案來應對這一危機？本白皮書概述了重現(xiàn)性危機的嚴重程度，探討了造成實驗無法重現(xiàn)的五個主要因素，并討論了良好的移液器選擇和技術(shù)如何避免因液體處理不準確而導致可重現(xiàn)性差的問題。

2 數(shù)據(jù)重現(xiàn)性危機
重現(xiàn)性不僅僅是特定時間、地點或人物的人為現(xiàn)象，它還是科學方法的基石，是確認所觀察到的結(jié)果是否符合假設的必要條件?？茖W界依靠同行評審出版流程來確?？蒲谐晒麥蚀_無誤，這意味著從表面上看，大多數(shù)科研成果一經(jīng)發(fā)布便很少受到質(zhì)疑。因此，很少有人會重復這些研究，已發(fā)布研究結(jié)果即被視為事實，而研究領域則可能建立在一個不可重現(xiàn)的研究結(jié)果之上。我們目前注重減少在科學研究中使用動物進行實驗（比如“3 R”框架，通過動物替代、動物減少和研究改進來進行更人道的動物研究），而這進一步加劇了這一現(xiàn)象。這一框架建議優(yōu)先考慮“真正進入知識庫”的研究，但這卻無法促進現(xiàn)有知識的重現(xiàn)。然而，如果特定研究結(jié)果無法在不同環(huán)境下由不同人員重現(xiàn)，則我們不能這一結(jié)果視為真正的科學現(xiàn)象，只能將其視為特定實驗條件下的產(chǎn)物。

John Ioannidis于2005年發(fā)表了題為“為何大多數(shù)已發(fā)表的研究結(jié)果都是錯誤的”(1) 的期刊文章，此文頗具爭議，（生物）醫(yī)學領域的可重現(xiàn)性危機由此成為人們關(guān)注的焦點。模擬與建模結(jié)果表明，對于大多數(shù)研究設計而言，已發(fā)布研究結(jié)果很可能是錯誤的，它們只是當前普遍偏差下的準確測量結(jié)果。

近二十年前就有人提出了數(shù)據(jù)重現(xiàn)性問題，如今這一問題仍然普遍存在。近期，《自然》的一項調(diào)查結(jié)果顯示，70%以上的科研人員報告稱未能重現(xiàn)已發(fā)表的實驗結(jié)果 (2)。而令人擔憂的是，50%以上的科研人員報告稱未能重現(xiàn)自己的實驗?，F(xiàn)在大家一致認為，這一問題非常嚴重，已經(jīng)導致生物學領域和醫(yī)學領域深陷重現(xiàn)性危機。大多數(shù)研究人員表示，盡管自己認同這一觀點，但還是相信已發(fā)表的文獻。

重現(xiàn)性危機不僅擾亂了基礎科學的知識庫，還嚴重影響了工業(yè)應用的開發(fā)計劃。顯然，我們需要利用解決方案來提高數(shù)據(jù)可靠性和解決科學領域的重現(xiàn)性危機，但有哪些因素會導致缺乏可重現(xiàn)性？

3 影響數(shù)據(jù)重現(xiàn)性的因素
想要應對重現(xiàn)性危機，首先要承認科學界存在數(shù)據(jù)重現(xiàn)性問題，然后應該考慮和了解影響數(shù)據(jù)可靠性的主要因素，再在整個實驗過程中（從初始規(guī)劃到實驗程序和最終分析）采取步驟來避免這些因素。

3.1 文化
可以說，沒有察覺到研究不可重現(xiàn)的主要原因在于，當前科學文化不鼓勵發(fā)表負面研究結(jié)果?？蒲腥藛T無法重現(xiàn)某一實驗通常是因為沒有正確進行實驗、缺乏必要技能，或是因為可用方法方案的細節(jié)不足以支持重現(xiàn)該實驗。然而，即使在眾多實驗室成員在嘗試多次仍然失敗后認為該實驗不可重現(xiàn)，各雜志也可能不愿意發(fā)表負面研究結(jié)果。即使發(fā)表了，負面研究結(jié)果也通常會被視為具有爭議且會被反駁。正如《自然》的調(diào)查結(jié)果中所述，“數(shù)位曾公開發(fā)表實驗重現(xiàn)失敗結(jié)果的受訪者表示，編輯和審稿人要求將這些研究和初始研究進行比較。”但知名期刊認識到了這個問題，因而發(fā)表負面研究結(jié)果比以往更容易，其中包括雜志PLOS One雜志的特刊“The Missing Pieces：負面結(jié)果、無結(jié)果和無法得出結(jié)論的研究結(jié)果”文章合集 (3)。

3.2 強調(diào)P值
研究中不可重現(xiàn)率較高很可能是因為研究人員根據(jù)在單項研究中觀察到的統(tǒng)計顯著性（通常P值小于0.05）聲稱得出結(jié)論性結(jié)果。顯著性P < 0.05這一黃金標準也可能會導致研究人員錯誤地解讀錯誤的結(jié)果，這一標準不一定能夠確認研究結(jié)果具有實踐意義和重要意義，也無法表明在其他地方進行同一實驗時數(shù)據(jù)是否仍然具有顯著性。依靠是否達到統(tǒng)計顯著性來認定某項研究是否值得發(fā)表，導致了科研人員采取“p值操縱”的做法 (4)。這種惡意行為可能包括設計和進行實驗，通過數(shù)據(jù)疏浚、數(shù)據(jù)捕魚、數(shù)據(jù)挖掘或數(shù)據(jù)捕獲來確保結(jié)果具有顯著性或利用數(shù)據(jù)分析。

3.3 缺乏透明度和原始數(shù)據(jù)
僅在最近幾年，才開始鼓勵向研究人員提供對研究背后原始數(shù)據(jù)的完全訪問權(quán)限。然而，在生物醫(yī)學領域，因為研究成果可以通過商業(yè)化產(chǎn)生巨大財富，數(shù)據(jù)收集和分析的具體方式仍然缺乏透明度。老實說，期刊文章有字數(shù)限制，因此在很多情況下難以包含成功重現(xiàn)復雜實驗所需的所有方法細節(jié)。而在其他需要考慮商業(yè)前景或知識產(chǎn)權(quán)前景的領域，原稿中可能會刪除或混淆專有信息。如果原始數(shù)據(jù)本身提供了有價值的產(chǎn)物（例如影響藥物研發(fā)的基因組數(shù)據(jù)庫），則這些數(shù)據(jù)通常會出于商業(yè)原因處于保密狀態(tài)。因此，外部研究人員無法獨立驗證已發(fā)布的研究結(jié)果，從而無法確定該結(jié)果是否具有可重現(xiàn)性和結(jié)論性。

3.4 實驗室規(guī)范和記錄保存不當
從較為基本的層面來講，實驗不可重現(xiàn)可能是因為初始實驗科研人員和重復實驗科研人員的實驗室技術(shù)不佳，他們應該盡可能采用標準方式來施用技術(shù)，以便其他科研人員也可以使用這些技術(shù)。如果針對某一特定方案（可能無法通過文本方案來理解）開發(fā)了新技術(shù)，則可以隨附視頻教程。細小步驟可能會被忽略，沒有包含在已發(fā)布的方法方案中，因此，記錄不詳細也會影響可重現(xiàn)性。

3.5 非標準設備的質(zhì)量各異
多種可用的實驗室設備和儀器也會影響方案的標準化。不同品牌儀器的整體功能也許相似，但其精度可能各有不同。不同品牌之間靈敏度、特異度、檢測水平等方面的差異可能會對實驗結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。因此，需要提供詳細的材料和設備清單以及已發(fā)布的方案，明確說明所用物品的品牌、型號、批號等信息。應盡可能使用優(yōu)質(zhì)設備和材料，以減少可能與更廉價材料相關(guān)的差異。設備未經(jīng)校準以及在科研人員不知情的情況下更改實驗參數(shù)都可能會進一步加劇這些問題。

4 通過易于實施的移液解決方案提高重現(xiàn)性
重現(xiàn)性危機是一大系統(tǒng)性問題，科學方法的許多階段都需要考慮這一問題并采取解決方案，但可以從改進簡單過程開始來提高數(shù)據(jù)可靠性。改進涉及多個科學工作流程階段的過程可以提高數(shù)據(jù)可靠性，從而獲得高回報。

我們的使命是創(chuàng)建可靠且易于驗證的高精度儀器，以幫助研究人員實現(xiàn)可重現(xiàn)的科學。手動移液是一種容易忽略的生命科學工具，這種工具要求準確度要精確到微升級，可以說在所有過程中都使用得比較多，因此是提高可重現(xiàn)性的關(guān)鍵過程。幸運的是，移液解決方案操作簡單且經(jīng)濟實惠，對整個工作臺工作流程中都有著積極影響。

4.1 選擇優(yōu)質(zhì)移液器
如要實現(xiàn)可重現(xiàn)移液，要先選擇在整個移液循環(huán)（吸液和分液）中都準確無誤的優(yōu)質(zhì)移液器。移液器的真實值（亦稱作準確度）是指吸取和分配接近容量設置所示的真實值或標稱值溶液容量的能力。移液器的精度是指在多次重復操作中分配相同容量溶液的能力。因此，可以通過平衡高真實值和/或高精度來實現(xiàn)移液器的整體移液性能，從而分別實現(xiàn)低系統(tǒng)誤差和/或低隨機誤差。

選擇優(yōu)質(zhì)移液器后，仍有多種因素會對準確度
產(chǎn)生負面影響：

• 用戶技術(shù)
• 環(huán)境因素（包括溫度、濕度和壓力）
• 液體樣品特性（即高粘度）
• 儀器誤差
  盡管這些因素難以控制，但使用高端儀器對于提高移液器的性能而言是簡單易行的解決方案。

所選移液器應采用先進的制造工藝，以達到能夠保持長期準確（真實值和精度）的允差。購買新的移液器時，應比較供應商之間所述的系統(tǒng)誤差規(guī)格和隨機誤差規(guī)格。
為說明不同品牌之間的差異，表1比較了2 μL、20 μL、200 μL和1000 μL 標稱值范圍內(nèi)高端移液器和低端移液器之間的技術(shù)規(guī)格。總體而言，高端儀器的隨機誤差性能更佳。此外，應特別注意低容量移液器 — 即分液容量小于10 μL的移液器，因為移液技術(shù)和樣品粘度對低容量分液的負面影響較大，會導致準確度降低和預期容量減小。因此，用戶應選擇出廠時儀器誤差較小的移液器。

對于精度和重復性要求較高的分子工作流程（如逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應，RT-PCR）來說，劣質(zhì)儀器相對較低的精度會對實驗的可重現(xiàn)性產(chǎn)生顯著影響。

4.2 確保正確實施日常維護、校準與性能驗證
移液器是實驗室中廣泛使用的設備，經(jīng)常遭受磨損。移液器由多種機械零件構(gòu)成，這些零件彼此可以移動，經(jīng)常會接觸到腐蝕性化學物質(zhì)或有害化學物質(zhì)。和所有其他機械性產(chǎn)品一樣，移液器零件會隨著時間的推移而劣化，進而嚴重影響移液器性能。高端的移液器和儀器可以保證比低價的替代品更經(jīng)久耐用，但它們?nèi)匀恍枰ㄆ诰S護、驗證和校準，以確保在實驗中保持始終如一的性能和可重現(xiàn)性。

移液器維護
移液器維護包括日常保養(yǎng)和預防性維護。妥善保養(yǎng)移液器可以盡量提高維修間隔期間的性能、防止移液器因損壞而無法使用。可以進行簡單的日常活動，以確保移液器正常工作。

定期檢查移液器是否存在任何可見的損壞跡象，例如移液器外殼有劃痕或破損。這一活動可以指示移液器是否掉落，移液器掉落可能會導致?lián)p壞，并且需要維修或校準。

定期清潔移液器，以防灰塵或污垢進入工作件，進而導致工作件摩擦或卡住。使用制造商推薦的無磨蝕性清潔溶液清潔移液器，然后使用無絨布擦拭移液器。

正確消毒移液器（將暴露在紫外光下的時間限制在10-15分鐘），以免移液器外殼的完整性受損。持續(xù)高壓滅菌導致移液器經(jīng)常暴露在高溫、高壓和高濕度條件下，這也可能會影響其性能，因此應在每次高壓滅菌后進行性能驗證。

安全存放移液器，將其置于合適的盒裝或平臺裝置中，以防掉落和損壞。

切勿倒置移液器（液體處理期間），以免液體進入儀器。濾芯吸頭有助于防止液體和污染物進入移液器。

日常保養(yǎng)移液器有助于在維修間隔期間維持移液器性能，但預防性維護對于防止移液器突然故障仍然至關(guān)重要。Rainin服務數(shù)據(jù)顯示，如果沒有進行任何預防性維護或執(zhí)行定期維修程序，那么即使每年都進行檢查，移液器的故障率仍會達20%或以上。大約95%的移液器故障都是因為密封系統(tǒng)缺陷，這種故障可以預測，也可以預防。預防性維護旨在更換磨損的組件（比如O形圈、密封件和柱塞），以免其發(fā)生故障并進一步損壞周圍部件。

根據(jù)制造商的建議和我們的豐富經(jīng)驗，在正常使用條件下，密封件應每年至少更換一次，而吸頭支架和活塞應每三到五年更換一次。預防性維護有助于確保維持移液器性能、防止移液器故障和保持實驗合規(guī)和可重現(xiàn)，進而避免工作流程中斷。

校準
建議每年至少進行一次預防性維護，以確保移液器功能操作正常，但需要增加移液器的校準頻率，以確保其準確度保持在（亞）微升級。真實的吸液量和分液量無從知曉，因此移液器校準不當會顯著降低實驗的可重現(xiàn)性，進而導致已發(fā)布的實驗方案不準確。