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品質保証ブームを巻き起こせ!

ラボでの日々の実験に「品質保証」を取り入れてほしい。お金と時間を費やしてでも積極的に取り組む価値がある。それを知ってもらおうと奮闘している研究者がいる。

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CHRIS RYAN/NATURE

Nature ダイジェスト Vol. 13 No. 4 | doi : 10.1038/ndigest.2016.160422

原文:Nature (2016-01-28) | doi: 10.1038/529456a | Quality Time

Monya Baker

ミネソタ大学(米国ミネアポリス)獣医学部の内分泌研究者Rebecca Daviesは、「品質保証」という言葉に恐れをなした頃のことを今も覚えている。2007年、彼女は大学から「品質保証システムを構築するためのチームを率いてほしい」という打診を受けた。当時、同大学の獣医学診断研究所(米国セントポール)は、米国獣医病理診断医協会の認証を取得したいと考えていた。その取得には、ペット、家禽、家畜、野生動物の疾患をモニターするため数万件の検査を正確に実施できる品質保証システムを構築する必要があった。彼女は当時を振り返り、「考えただけでも大変そうで、胃が痛くなるような気がしました」と言う。

ところが、ひとたびこの仕事を引き受けると、研究プロセスの問題点を探し出して是正する作業がすっかり気に入ってしまった。組織試料のコンタミが何度も起こる原因を探った彼女たちは、検体を容器に入れるときの作業過程と保存方法に問題があることを突き止めた。また、分析結果が安定しない原因を探ったところ、酵素を適切に温度管理している技術員とそうでない技術員がいてばらつきが生じていたことを明らかにした。こうして、収集データのムラや装置の不調をなくし、対照検体の分析も必ず行うように徹底して、目的のシステムを構築することができた。診断研究所の業務のために要請されて始めた品質保証の仕事であったが、Daviesはこの経験から、研究者の仕事にはどれほど改善の余地があるかを痛感した。「品質保証は素晴らしいものだと分かりました。私たち科学者は、これを知らないことでだいぶ損をしているのです」と彼女は言う。

Daviesは、この発見を広く伝えたいと思った。2009年、彼女は研究室の品質保証という地味だが絶対に必要な仕事を手伝うために、獣医学部内にコンサルティング・グループを立ち上げる許可と資金を獲得した。クオリティー・セントラル(Quality Central)と名付けられたこのグループは、現在、5つ以上の研究室を支援しており、その装置、材料、データの品質を保証するシステムを設計し、より良いものにするのを手伝っている。

彼女のように基礎生物医学研究を変えたいと願う品質保証のプロフェッショナルは、まだ人数は少ないものの、世界中で増加しつつある。品質保証コンサルタントの多くは大学に雇用されていて、学内の研究室が所定の規制基準を満たしたシステムを構築できるように手を貸しているが、彼らはもっと大きい夢を持っている。彼らが目指すのは、全ての研究室が認証機関から認証を受けることではなく、各研究室が自発的に品質保証に取り組むようになることだ。科学者は、正しい戦略を用いることで、自分の研究を強固にし、実験の再現性を高めることができるというのが彼らの主張だ。

Daviesが学部の同僚に品質保証の効用を説き始めた当初は、はかばかしい反応は返ってこなかった。「誰も、品質保証の考え方に説得力を感じなかったのです」と彼女は言う。「NIH(米国立衛生研究所)が要求しなかったら、品質保証にどれほどの重要性があるというのか?」「本質的でないことのために金と時間を費やす人間がいるか?」「科学者なら、データを収集するシステムではなく、データの中に隠れている発見にこそ集中するべきではないか?」といった調子だ。

けれども中には、自分自身の経験から、品質保証に潜在的な可能性を感じている人々もいた。ミネソタ大学のウイルス学者Montserrat Torremorellは、クオリティー・セントラルについて耳にする前に、ブタの伝染病を追跡する研究に同僚の装置を使わせてもらったことがあった。彼女は同僚に感謝したが、得られた結果はめちゃくちゃだった。実験的にインフルエンザに感染させたブタから試料を採取したのに、ウイルス濃度は極めて低いという結果が出たのだ。その後、同僚が金を惜しんで装置のメンテナンスを怠っていたことが明らかになった。実は、装置のメンテナンスをしていない科学者は多い。「あの経験で目が覚めました」とTorremorellは言う。「他人の装置を当てにしてはいけないと思い知ったのです」。

科学における品質保証

品質保証システムは、ほとんどの商品やサービスに欠かすことのできないものになっていて、飛行機から塗料まで、あらゆる商品の製造に用いられている。臨床応用に主眼を置く一部の研究室も、医薬品の臨床試験の実施に関する基準(Good Clinical Practice;GCP)、適正製造規範(Good Manufacturing Practice;GMP)、優良試験所基準(Good Laboratory Practice;GLP)などの認証を受けた品質保証システムを確立している。認証以外の方法で研究慣行の向上を図る取り組みもある。2001年には世界保健機関(WHO)が基礎研究における品質保証の指針を発表しているし、2006年には英国イプスウィッチを本拠地とする英国研究品質保証協会(British Association of Research Quality Assurance、2012年に名称をBARQAからRQAに変更)が、基礎生物医学研究の指針を発表している。けれども、学術研究機関の研究者のほとんどが、こうした基準の存在を知らない(Daviesも2007年にこの仕事を始めるまでは知らなかった)。

学術研究機関での品質保証の指導は、その場かぎりのものになりがちだ。多くの科学者は恩師から実験ノートのつけ方を習う。もしかすると、形ばかりの訓練課程も履修しているかもしれない。研究者はしばしば、その場しのぎの方法でデータを保護し、装置をメンテナンスし、カタログを管理し、実験材料を保管する。それなのに、データの品質は保証されていると思い込んでいるのだ。

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近年、生物医学論文の中で結果を再現できるものは全体の3分の1未満であるという報告が出るなど、科学的厳密性の低下が大きな問題になっている(Natureダイジェスト 2013年11月号「医学生物学論文の70%以上が、再現できない!」参照)。科学界の文化、訓練、誘因の全てが、ずさんな研究がはびこる原因になっていると批判されている。繰り返し指摘されるのは、慎重な実験や証拠固めよりも論文発表数が高く評価される現状への不満だ。バイオテクノロジー・コンサルティング会社のATR(米国マサチューセッツ州ウスター)は、基礎研究の産業化を支援するために実験室でも作業をするが、その設立者であるMasha Fridkis-Hareliは、「学術研究機関はカオスです」と言う。彼女が出会った研究者の中には慎重な人もいたが、ペーパータオルにデータを走り書きすることを何とも思っていない研究者や、対照検体を用いずに実験を繰り返す研究者や、実験から何カ月もたってから当てずっぽうに詳細を記録する研究者がいる。Daviesは、多くの研究者は適切なやり方で研究をしているが、改善の余地は常にあると主張する(「問題点と解決策」参照)。「あってはいけないことですが、こうしたことが実際に行われています。この困った状況を簡単に是正する方法が存在するのです」。

Daviesの勤めるミネソタ大学でブタの研究をしている生物学者Michael Murtaughは、あるとき、研究チームの実験ノートの信頼性が高くなるような習慣を取り入れたいと考え、自分で工夫してやってみた。だが、どれもうまくいかなかった。困っていたMurtaughに、やがてDaviesの方からあれこれと助言するようになった。彼女が言うところの1年余りの「種まき」の後、Murtaughはクオリティー・セントラルと仕事をすることに同意し、ローテクではあるが効果的な解決策を導入することができた。

その解決策とは、こうだ。指定された月曜日に、Murtaughの研究室のメンバー全員がくじ引きをして、誰のノートを監査するかを決めるのだ。科学者たちは、自分に割り当てられたノートを見て、実験に合った対照検体が用いられているか、データの貯蔵場所が明記されているか、どの装置を使ってデータを生成したかをチェックする。前回のチェックで指摘された問題点が適切に対処されているかも確認する。この作業にかかる時間は研究者1人当たりたった10分程度で、実施は2、3週間に一度である。だが、メンバーの習慣を変えるには十分だった。大学院生のMichael Raheは、チェックを受けるようになったことで、ノートの読みやすさを意識し、こまめに記入するようになったという。「それまでは、実験ノートに生データを記入したことは一度もなかったのですが」とRahe。

ガスを検出するナノセンサーを開発しているバルセロナ大学(スペイン)の科学技術者Albert Cireraは、積極的に品質保証を受け入れた。研究室のメンバーが12人に増えたとき、全員の実験を監督するのは難しいと感じた彼は、独自に追跡システムを導入しようとしたのだが、うまくいかなかった。そこで、大学内の品質保証コンサルティング・サービスに助けを求めたのだ。今では、試料と装置とデータは全て追跡ナンバーと紐付けされている。追跡ナンバーはステッカーに印刷され、各自のノートと試料上と中央追跡ファイル中に記録されている。Cireraによると、このシステムのせいで実験のスピードが遅くなることはなく、プロジェクトの進行についていくのが容易になったという。ただ、このシステムにたどり着くには4カ月程度かけてコンサルティング・サービスと相談を重ねる必要があった。「ゼロからいきなり構築できるシステムではないのです」。

科学者をその気にさせる

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Jonathan Pow/Cultura/Getty

科学者が品質保証システムを採用するときには、今は煩わしい思いをしているが、そのうち努力が報われる日が来るのだと信じなければならない。Cireraに協力したバルセロナ大学の品質保証チームを率いるCarmen Navarro-Aragayは、「研究者に全てをチェックさせ、注釈付けをさせるのは、非常に難しいのです。彼らは、そんなことはナンセンスだと思っているからです」と言う。「理解できない結果が出て、その答えが自分のノートに隠れていることに気付いて初めて、品質保証システムの価値を実感するのです」。

Murtaughによると、品質保証システムを導入すると、実験がうまくいかなかった場合だけでなく、思いどおりに進んだ場合にも、時間の節約になるという。論文の「method(方法)」のセクションと「data(データ)」のセクションが自動的に書けるため、情報が見当たらないと半狂乱になって探すような時間の浪費をなくせるからだ。実験の方法やデータを保存する場所についての疑問も減るため、「実験結果を生物学的にどのように説明するかに集中することができます」とMurtaugh。

収集が難しいデータほど、良い品質保証システムが重要になる。コロラド州立大学(米国フォートコリンズ)の品質保証マネジャーであるCatherine Bensは、ノースダコタの野生馬の群れの研究で超音波検査と血液検体の採取を行う作業を、寒い中、びしょ濡れになり、泥にまみれてモニターしたときのことを忘れられないと言う。普通は耳にタグをつけるなどして動物を識別するのだが、この調査でそれは許されなかった。そこでBensは、データ収集を始める前に、研究者が手順をリハーサルするのを手伝ったり、試験管にあらかじめラベルを貼る作業や予備のラベルを作る作業を一緒に行ったり、検体が動物と正しく紐付けされていることを確認するための動物写真家とパークボランティアの募集を手伝ったりしたのだ。大声で叫ばないとお互いの声が聞こえないほどの強風が吹く吹雪の日であったが、チームは各データポイントを追跡できることを確認できた。

珍しい試料でもそうでなくても、品質保証システムの導入を声高に叫ぶ基礎研究者はほとんどいない。Daviesによると、基礎科学者のほとんどが品質保証の考え方になじみがなく、敵意を持っている人さえいるという。「品質保証マネジャーが自分たちを束縛し、仕事を増やそうとしていると思い込んでいるのです」。

動物の非外科的不妊処置の研究に資金を提供しているファウンド・アニマルズ財団(Found Animals Foundation;米国カリフォルニア州ロサンゼルス)は、研究者に資金を提供する前に、その装置が較正されていて、データの追跡と外れ値の扱い方に関する計画が文書化されていることを証明するように求めている。同財団の科学ディレクターであるShirley Johnstonは、ここで揉めることがあると言う。ある助成金受給者などは、データを見れば品質は分かるので品質保証システムは必要ないと言い張ったそうだ。

研究者が品質保証にアレルギーを起こす原因の1つは、一部の品質保証のプロたちの売り込み方にあるのかもしれない。コロラド州立大学の生殖生物学者Terry Nettは、このことを肌で感じたという。研究室に優良試験所基準の方針を取り入れようとして外部のコンサルタントと協力したときに、彼らとの作業に苛立ちを覚えることが多かった。「品質保証のプロの多くは、『あなたのやり方は間違っている』と指摘してきます。そのことを快く思わない研究者は多いのです」。またNettは当時を振り返り、「彼らは、私たちが品質保証について理解するのを助けてくれるどころか、独裁者のようにふるまうのです。私の研究室に入ってこないでほしいと思いましたね」と言う。けれども数年後、同大学が品質保証マネジャーを雇い入れると、彼の考えは大きく変わった。現在のマネジャーであるBensは、独裁者ではなくパートナーとして接してくれるとNettは言う。Bensは、研究室ですでに適切な基準が用いられているところがあればそれを指摘してくれ、品質保証基準を紹介する際にはその背景にある理論を説明してくれるのだ。

科学者をその気にさせるため、Bensは、品質保証システムが生成するデータは批判に耐えられるという点を強調する。「あなたが収集する全てのデータポイントについて、サポートシステムを構築できるのです」と彼女は言う。奇妙な結果が出たときには、その由来をたどれる記録がある。記録を見れば、あるデータポイントが本物なのか、外れ値なのか、問題があるのか(血液検体が低温に保たれていなかった、間違った試験管に入れて保管していたなど)が分かるのだ。

テキサス大学医学部ガルベストン校(米国)の規制業務部長Melissa Eitzenは、品質保証の要素のうちどれを採用するかを決める上で、科学者に主導権を持たせる必要があるのだと言う。「彼らに情報を与えて、どれを採用するか、彼ら自身に選ばせるのです。自分で選んだことなら実践できます。一方的に押し付けようとすると、戦いになってしまうのです」とEitzenは言う。

南カリフォルニア大学(米国ロサンゼルス)のMichael Jamiesonは、学内の同僚の基礎研究を臨床応用に進めるプロセスを手伝っているが、良好な関係を築くことが何よりも重要だと言う。彼は、品質保証システムとはどんなものかという話はせず、ボトルに使用期限と保管条件のラベルを貼ることなど、具体的な行動について話し合う。科学者は品質保証の専門用語を嫌うからだ。「ほとんどの科学者は、『良い研究慣行』などという言葉を聞いた途端、逃げ出したくなるものなのです」。

このことは、品質保証の専門家の多くが意識している。「監査」という言葉は使わず、「評価」や「品質改善」と言うようにしている人もいる。Daviesによると、「研究公正」という言葉さえアレルギーを引き起こすという。「品質保証は、研究者を罰するものでも、罪悪感を植え付けるものでもありません。このことをうまく伝える必要があるのです」。

データ操作の誘惑を退ける

研究者が追跡可能なデータ、すなわち、誰がどの装置を使ってどの実験をし、原データがどこに保存されているかまで追跡できるデータを持つことは、結果的に、研究公正にとっても利益になるとNettは言う。「自分の欲しいデータだけを抜き出すわけにはいかないからです」。研究者が特定の情報を分析から外す場合、その理由を明確に説明しなければならないため、自分に都合の良いデータだけ選んで使おうとは思いにくくなる。デジタルデータの改変も起こりにくくなる。マイクロソフトのエクセルなど、一般的な表計算プログラムは、正しくロックしておかないと、データが誤って書き換えられたり操作されたりする恐れがある。ここに品質保証チームが入れば、読み取り専用ファイルを保存するように装置を設定して、研究者が故意または過失によってデータを改変するのを防止するはずだ。「つまり、品質保証が研究不正を困難にするのです」とDavies。

良い品質保証システムは、周囲に良い影響を及ぼす。ミネソタ大学で糖尿病の研究をしているMelanie Grahamは、しばしば他の研究者と協力して、新しい治療法候補の試験を行う。その際、協力者がポリエチレンの試験管に1文字だけ記したものに検体を入れて送ってくることが一度ならずあったという。そんなとき、Grahamは検体を送り返し、何に由来する何の検体であるかを明記し、保管温度の範囲も指示するラベルを貼ってほしいと頼む。「要冷凍」では曖昧すぎる。彼女は、正確な情報なしに実験を行うつもりはない。標準的な冷凍庫に入っている試薬の温度は-80℃に保たれていることになっているからだ。

彼女が情報の明示を協力者たちに初めて要請したとき、もう協力してくれなくなるかもしれないと思っていた。ところが逆に、非常に好意的な反応が帰ってきた。「私たちの厳密さが彼らを安心させたのです。彼らは私たちに、自分が提供する検体を信用できる方法で取り扱ってほしいのです」とGraham。

品質保証の利点は、厳密なデータを提供できることだけではない。2013年、DaviesはTorremorellをはじめとするミネソタ大学の同僚と協力して、複数の研究室で使っている共同利用機器のモニタリングと較正を提案した。Torremorellによると、動物病原体を扱う共通の実験スペースの建設に必要な180万ドル(当時のレートで約1.8億円)の資金を確保するのに、彼らが策定したこの計画が大いに役立ったという。「研究資金の獲得競争で優位に立とうと思ったら、そして、人々に自分のデータを信用してほしいと思ったら、自分が生成するデータの品質について真剣に考える必要があるのです」。

Daviesは、品質保証の福音をさらに広めようと努力している。講演や助成金申請の審査の依頼はどんどん増えている。彼女は他の研究機関の協力者とともにオンライン訓練資料を開発し、技術員、ポスドク、大学院生、主任研究者のための授業を開いている。2015年は、プレゼンテーションの後に聴衆の1人から声をかけられた。その人物は、Daviesの支援する研究室が提出した助成金申請を審査したと言い、品質保証計画が記載されていることでその申請書は良い意味で目立っていたと教えてくれた。彼女はこれを聞いて嬉しく思った。「ついに気付いてもらえたと仲間に報告できると思ったからです」。

Daviesの最終的な目標は、品質保証を科学研究にとって査読並みに当たり前のものにすることだ。険しい道のりがまだまだ続くことは承知している。科学研究を強固にし、再現性を高めるための取り組みの中には注目を集める華やかなものもあり、品質保証はそれに比べると見劣りがするが、そんなことは気にしていない。ミネソタ大学の獣医学研究者で、クオリティー・セントラルの支援を受けているMichael Conzemiusは、「品質保証プログラムは魅力的と言われるようなものではありません」と言う。「けれども私たちにとっては、科学プロセスに欠かすことのできない基本的な道具になっているのです」。

(翻訳:三枝小夜子)

Monya Bakerは米国カリフォルニア州サンフランシスコ在住のNature ライター。

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Nature ダイジェスト Online edition: ISSN 2424-0702 Print edition: ISSN 2189-7778

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