"婚前协议"会有助于癌症研究的跨学科"联姻"吗?

"婚前协议"会有助于癌症研究的跨学科"联姻"吗?
2018年10月12日 09:37 新浪科技-自媒体综合

  来源:Nature自然科研

  为了有效对抗癌症,科研及其之外领域的研究者必须通力合作。

  Daniel Stover曾在哈佛医学院的一个细胞生物学实验室做博士后,但是在研究一种乳腺癌的时候碰到了一个问题。他想搞明白肿瘤的不同部位的基因差异是否是导致癌症对化疗产生抗性的原因。他要处理很多东西,比如几百个肿瘤样本的遗传信息,但是却不知道该从何入手。

插图:Oli Winward插图:Oli Winward

  如今,Stover已是俄亥俄州立大学综合癌症中心的一名肿瘤学家,他说:“当时我已经生成了海量的测序数据,但是却找不到人来分析它们。”最后在实验室的一名生物信息学家的帮助下,他开始研究计算生物学,并且把它当作研究重点。他说:“我发现自己很喜欢和数据打交道。”

  他在博士后期间发表的所有论文都基于信息学,而去年9月他自己新成立的实验室则主要关注临床计算肿瘤学。

  Stover的实验室旨在填补计算机学家和临床医生之间的空白。前者的工作是研发数据处理算法,后者的工作则侧重于对病人的护理、治疗和临床试验。他说:“两者之间存在空白区域,我们尝试填补这个空白,把精妙的算法应用到临床环境中去。”

  Stover表示,从某种程度说,这两个领域赋予了他新的技能——是他可以在和其他研究者合作的过程中加以运用的——他的职业生涯因此而发生了改变。

  癌症研究的跨学科特点越来越明显。现在这个领域里不仅有临床医生和分子生物学家,还有计算生物学家、统计学家、纳米技术专家和化学工程师,挑战也接踵而至。不同学科的人有各自专属的基本假设和术语,知识背景截然不同的人怎样才能实现合作呢?

  Nancy Krunic是诺华未来精准医学诊断组(Future Precision Medicine Diagnostics group)的负责人,她的团队正在研发有助于癌症诊断的化验方法、软件和其他技术手段。“他们所需要的工具不是单单某一个人,某一个系所或某一个实验室就能提供的,”她说,“你绝对需要不同背景的人和不同领域的专业知识。”

  Krunic表示,不管是大型药企还是医疗器械公司(Krunic此前在多伦多的Luminex Molecular Diagnostics工作),如果想要通过一种在科学、临床和商业上都可行的方式来定义并解决问题,那么他们就必须要组成跨学科的癌症研究队伍。除了科学家和技术人员以外,还必须包括那些深谙营销和监管之道的人。

  生物学之外

  目前,已有跨学科合作项目落地。比如,美国国家癌症研究所(NCI)就在2009年启动了一个肿瘤物理学(Physical Sciences in Oncology)项目,将癌症生物学家与物理学家、数学家、化学家和工程师联合起来。这些不同的学科各自用不同的方式研究癌症。

  化学工程师可以设计新型诊断技术,也可以研发某种纳米粒子用以将药物运输到肿瘤,或者用作造影剂促进小型肿瘤成像。物理学家和生物工程师则可以研究机械力对肿瘤生长和肿瘤行为的影响,数学家可以开发计算模型,用以解释不同的癌细胞、血管、健康组织和药物之间的复杂交互作用。

  比如,研究人员正在研究肿瘤环境的物理效应。肿瘤硬度的上升会如何影响肿瘤内细胞的形状和行为?当正在发生转移的癌细胞通过变形挤入狭窄的空间时,压力增强对癌细胞核有什么影响?这个过程是否会引发破坏DNA的细胞程序?

  肿瘤物理学项目主任Nastaran Zahir表示,“我们不仅仅研究物理力,当然这是一个重要的研究方向。”其他项目还包括运用数学理论(如博弈论),而非标准的最大耐受量法来决定给药策略,以便将耐药性降至最低。

  Zahir拥有跨学科背景。她本科学的是核工程学,继而研究了等离子物理,之后又研究放射生物学,并在一个癌症研究实验室获得了生物工程博士学位。她很明白跨学科研究的难点,“生物学有生物学的文化,物理学则有物理学的文化。在物理学领域,你追求的是某种终极真理,比如物理定律。但是生物学纷繁复杂,生物过程很难说是确切固定的。”比如,由于在新的压力下生物过程会发生变化,因此很难找到描述靶细胞对某种癌症药物的反应的定律。

  语言障碍

  为了在不同学科之间架起沟通的桥梁,美国国家癌症研究所创立了团队科学的科学(Science of Team Science)项目,行为学家Kara Hall任项目主任,她说让不同学科的人用对方能理解的方式交流非常重要,“这包括减少行话的使用,或者在交流的过程中采用一些方法来解释行话。”

  用类比方式来解释某个学科的关键概念常常是个不错的选择。科学家参与“团队学习”很有益处。在团队学习中,每个人的任务是找到某个话题的深度信息,然后向同事解释这些信息。Hall表示,团队还必须反思他们的运作效率,比如会议的频率是否足够高,会议是否提供了充实的信息。

  Hall认为,在和别的领域的专家接触时要保持开放的心态,保持“学术的虚心”很重要——所有的学科都有自己的长处和短处,要愿意听取其他领域的建议而不是固执己见。不过,找到适合发问的问题却不是一件容易的事。Hall说:“如果身为心理学家的我和一位遗传学家合作,我可能不愿意去问遗传学导论课级别的问题,因为那会让我看上去像个智障。”

  和单打独斗的研究相比,团队研究的其他挑战还包括需要更多的事先规划和管理时间。如果组员分散在不同的学校或机构里的话,还需要更多的组会和更多的差旅。Hall说一些大学还没有跟上跨学科研究的潮流。

  在涉及职位晋升和终身教职的评选时,评委会看重的是论文的第一作者和通讯作者。这意味着他们并不关注中间那些作者的贡献。但是在团队研究中,中间的那些作者可能对研究做出了至关重要的贡献。尽管如此,Hall的项目调研发现,那些在跨学科团队中工作过的研究新手认为这些经验让他们在求职市场上更有竞争力。

  定义项目目标、规划项目执行方式、预先想好化解冲突的方法,都是进行跨学科合作的重要构成部分。美国国家癌症研究所提供了一个在线资源库——Team Science Toolkit,研究者可以通过它共享信息,发布有关资助机会和职位空缺的消息。

  这个工具也可以用来规划和支持Science of Team Science的年会——聚焦如何提高跨学科研究团队的效率。下一次会议于今年5月21-24日在德克萨斯大学加尔维斯顿医学分部召开。美国国立卫生研究院在会上提出一个科研版“婚前协议”,用以帮助科学家应对在合作过程中出现的问题(见“成功的法门”)。

  成功的法门

  为了让跨学科项目的研究者精诚合作,并预见到潜在的困难,美国国立卫生研究院的监察员办公室出台了一个被称为“婚前协议”的指导意见,列举了研究者应该事先在哪些方面达成一致意见。下面就是一些应该在开始合作之前就明确的问题:

  项目的科研目标和预期成果是什么?

  项目何时结束?

  由谁来撰写报告?

  如果在项目进行过程中出现了扭转研究方向的发现,你们该如何抉择?

  由谁来负责招聘、解聘和监督?

  如何安排研究的署名和功劳分配?

  如果有新的合作项目或者子项目,你们会如何抉择?

  如何处理项目产生的专利和知识产权?

  由谁来管理数据?

  如果某个合作者在项目进行期间换了工作,要怎么处理?

  青年研究者Viktor Adalsteinsson目前是博德研究所癌症项目血液活检团队的负责人,他采用的正是跨学科研究方法。Adalsteinsson在2015年取得了化学工程博士学位,但是他从小就立志攻克癌症。

  他在科赫综合癌症研究所做博士研究,MIT设立这个研究所的目的正是为了联合生物学家和工程师。他参与开发了一个能够从血液样本中分离循环肿瘤细胞并进行测序的系统,并利用自己的化学工程背景来处理流体力学以及细胞所能承受的剪应力问题。

  现在在自己的实验室里,他正在尝试从血液中捕捉无细胞的肿瘤DNA,以进行测序,服务于精准医疗。这个方法可以减少侵入性活检的需求。

  Adalsteinsson和同事保持沟通的方式就是频繁的会议和讨论组。在这些场合不同的专家会讨论他们的研究进展。他认为,有来自不同领域的同事从自己的学科角度来解释问题,或者告诉他哪些论文很重要,这对自己很有帮助,“你不可能成为每个领域的专家,知道何时放手让别人来接手是很重要的事。”

  群策群力

  有时候,问题的关键在于要知道什么讯息不该参考。波士顿丹娜-法伯癌症研究所的医生、肿瘤学家Heather Parsons的研究课题是乳腺癌及其生物标志物。她认为 “筛选消息的能力很重要”。她也强调了通过大学和工作构筑专家人脉网的重要性,因为你可以和他们探讨问题。

  Parsons和Stover以及 Adalsteinsson在液体活检项目上合作。“很高兴可以成为这样一支团队的一份子,”她说,“但是它要求你不能以自我为中心,并且在遇到不懂的问题时说出来。”

  在斯坦福大学医学院,Guillem Pratx让他的肿瘤物理学实验室成员去参加期刊俱乐部(Journal Club)。他们每次用一个小时左右的时间讨论某篇具体的期刊论文,让来自不同学科的人能够了解该论文的重要性。为了开拓眼界,他还要求实验室成员参加本学科以外的会议。

  他说,在有了足够多的接触后,大家就会熟悉其他领域的术语和概念。“我注意到,我参加的讨论越多,我懂得就越多,”Pratx说,“这就像学习一种新的语言。”

  Pratx在本科和硕士研究生阶段学的是电气工程。博士期间,他在一个放射学实验室工作,他采用计算机游戏中的图形技术来改善医学图像的处理。他的博士后研究方向是放射肿瘤学,他认为利用博士后这段时间来了解自己专业之外的领域会让其受益匪浅。

  当然,他也承认,要让一个和自己本身专业差得十万八千里的实验室招收你,不是一件容易的事。但是如果你们的领域有相关性,那这样的经历就能丰富你的专业知识。

  Pratx的实验室里有来自物理学、工程学、化学和生物学领域的科学家,他们的工作是研发癌症成像用的仪器、探针和算法。治疗用的辐射照射到组织上会产生难以觉察的冷光,他的团队正在研究如何利用这种冷光对看不见的辐射进行校准。他说,这类跨学科团队面临的一大挑战在于如何向其他成员解释自己的研究方法。

  生物学家常常无法理解的是,对于在癌症研究中产生的巨量数据集,数学模型能回答什么样的问题。这些数据不仅包括基因组序列和蛋白质组序列,还包括成像结果和医疗记录中的环境信息。Pratx表示,在团队里,需要有人懂得什么样的统计方法适合什么样的数据;统计结果能揭示什么,不能揭示什么。

  另一方面,他认为工程师可能花了太多精力去研究创新技术,有时反倒忽略了对现有技术的应用。他认为从数据中提取出新的观点还不够,它们还必须具有生物学意义。

  Pratx发现的另一个问题正是Stover所经历过的。虽然数据的增长推动了癌症研究领域对于计算机专家的需求,但是其他领域对计算机人才的需求也很强劲。

  牵线搭桥

  希望和别人建立合作关系的青年研究者需要多和其他领域的人来往。其中一个最直接的方式就是参加相关领域的会议。不过,分子生物学家、纳米技术在药物递送中的应用专家Jennifer Podesta认为,只是人到会议现场是不够的。

  她说,“要事先做点功课,要考虑好‘我要去见谁,我要得到什么’这些问题。许多人以为在会议上只要露个脸就可以了,他们可能只是缩在角落里,结果回来的时候抱怨没碰到什么合作者。”

  Podesta是英国帝国理工学院英国癌症研究院的负责人。她建议先想好你想和哪一类的科学家合作,然后去找你所在大学的相应专业的系主任,看一看他们会推荐谁。管理科研基金的人通常也了解不同领域的专家,他们一般也愿意帮你们牵线。

  为跨学科项目找资助是一件很困难的事,特别是对于那些还没有建立学术声誉的人而言。因此,Podesta建议先在内部寻找小额资助,以便和新合作者做一些试验项目。通过这种方式,证明你们的团队能够合作产生有意义的研究成果,从而吸引研究资助机构的注意力。NCI的肿瘤物理学项目就为试验项目提供专门的资助。

  要在癌症研究如此活跃的领域里跟上潮流十分不易。Adalsteinsson 说,“我们手头有那么多信息,每天有那么多新发现。”Pratx认为,处理这些信息的关键就在于不要试图让自己成为全能人才,而许多科学家就抱有这种通才的观念。他表示:“‘我不一定要成为计算机建模专家,我可以和这样的专家合作’,这种意识非常重要。”

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