世界上最成功的實驗室用了怎樣的策略？

英國劍橋大學分子生物學實驗室（LMB）培養出十幾位諾貝爾獎得主，并給生物醫學領域帶來突破性進展。它是如何做到的？有人研究并發現了其中緣由。

英國劍橋大學醫學研究理事會（MRC）分子生物學實驗室（LMB）成立于1940年代末，目前有約700名員工，稱得上基礎生物學研究領域的全球領先者。從DNA和蛋白質結構到基因測序，LMB取得了諸多令人歆羨的突破；它也培養出十幾位諾貝爾獎獲得者，包括揭示“生命秘密”DNA的詹姆斯 · 沃森（James Watson）、弗朗西斯 · 克里克（Francis Crick）和弗雷德里克 · 桑格（Frederick Sanger）。過去15年間，有4位LMB科學家獲諾獎：確定核糖體結構的文卡特拉曼 · 拉馬克里希南（Venkatraman Ramakrishnan），創建化學反應的計算模型的邁克爾 · 萊維特（Michael Levitt），為低溫電子顯微鏡技術作出卓越貢獻的理查德 · 亨德森（Richard Henderson），實現抗體定向進化的格雷戈里 · 溫特（Gregory Winter）。從2015年到2019年，LMB產出的超過1/3（36%）的論文位列全球被引用次數最多論文的前10%。

LMB成功的秘訣是什么？許多研究人員和歷史學家指出，它起源于卡文迪什實驗室，即英國劍橋大學物理系，那里的學者將X射線晶體學等技術帶入混亂的生物學世界。這座杰出人才庫，加上MRC慷慨而穩定的資助，無疑大大助推LMB走向成功。但其中還有更多原因。種種發現皆非偶然：實驗室的組織方式增加了新發現的可能。

為找出原因，三位研究人員對LMB高級科學家和外部科學家進行了12次采訪，以深入了解該組織，還分析了實驗室60年來的檔案文件，包括研究出版物、會議記錄、外部評估和內部管理報告。

新問題，新技術

LMB會找出那些需要先進技術來解答的新興領域內的重要科學問題。實驗室開發該技術以開拓領域；持續的改進則帶來更多突破，新突破可以擴大規模以進入市場。以下介紹三個例子。

DNA測序 在20世紀的40年代和50年代，英國生物化學家馬克斯 · 佩魯茨（Max Perutz）和約翰 · 肯德魯（John Kendrew）尋求一種可區分正常或病理性血紅蛋白和肌紅蛋白的方法。LMB開發了分子指紋識別和色譜技術，從而得以解決各種生物學問題，例如基因是如何被調控的或分子編程如何參與細胞死亡。蛋白質和DNA測序技術也使研究病毒和器官發育的分子機制成為可能。這些發現被推廣到臨床和工業環境后，藥物發現模式從篩選化合物轉變為主動設計。

抗體 1975年，德國生物學家喬治 · 科勒（George K?hler）和阿根廷生物化學家塞薩爾 · 米爾斯坦（César Milstein）在LMB發現了一種從免疫系統產生的許多蛋白質中分離和復制單克隆抗體的方法。這一突破使抗體的表征成為可能，并引發學界對基因調控和細胞程序性死亡的研究。目前臨床上的新療法有1/3都由單克隆抗體貢獻。

低溫電子顯微鏡 LMB在電子OVgcnglehgIYJ5mVVV8ZTQ==顯微鏡的發展史中扮演常駐而關鍵的角色。1960年代，英國生物物理學家阿龍 · 克盧格（Aaron Klug）的團隊使用低溫電子顯微鏡來闡明病毒結構。低溫電子顯微鏡能以3D方式可視化生物分子中的原子。它的開發基于LMB積累30年的專業知識——從冷卻和真空技術的優化，到顯微鏡技術，再到計算成像以及電子探測器等方面。低溫電子顯微鏡為蛋白質研究以及許多其他領域帶來變革。

我們認為LMB的管理模式是關鍵。它建立了一種激勵文化，并提供監督以優化科學與技術間的相互作用。通過將高風險基礎科學與創新技術相結合，LMB促進了知識反饋循環，幫助研究團隊識別具有前景的問題并不斷突破科學邊界。在經濟學和管理學理論的語境下，LMB表現為一個“復雜自適應系統”。

在這里，我們概述自己的研究結果，并鼓勵研究組織、資助機構和政策制定者考慮采用類似的具有整體性和連貫性的方法來管理基礎科學研究。簡而言之，他們應優先考慮長期科學目標并有效管理稀缺資源；通過增進不同科學研究領域之間的互補來促進規模經濟和范圍經濟；通過在科學問題和基于工程的技術解決方案之間建立協同機制和反饋機制來創造價值。

整合管理

LMB的管理策略優先考慮三個要素——文化、激勵機制和管理監督——以維持科學和技術發展之間的反饋循環。

文化 LMB建立起一種協調穩固、連貫一致的文化，建立方式是提升工作人員的科學多樣性、鼓勵知識和思想交流以及重視不同研究領域間的科學協同作用。高級管理人員認為這種文化是演進過程的核心，在此過程中，廣泛而多樣化的人才庫有助于組織保持靈活性、適應性和生命力。科學發現以可持續而不可預測的方式涌現。

LMB認識到機構擁有明確、廣泛且開放的研究方向的重要性。它鼓勵招募多樣化、能互補而又彼此協調一致的團體。這確保了它能在特定研究領域獲得大量專業知識。LMB實現了規模經濟，同時保有通過開拓新途徑和新興領域進行創新的靈活性。它還認識到，并非每個有前景的方向都值得跟進。

科學多樣性是LMB一開始就有的標簽。實驗室雖由物理學家和化學家創立，但如今的學術成員還包括數學家、工程師和動物學家等。當然，有必要避免多樣性過度，以防削弱文化。1997年執行委員會會議記錄顯示，實驗室負責人不愿任命純粹的臨床研究人員，理由是這可能會改變實驗室的文化和焦點。

彼此相關、協調一致的多樣化主題組合，使項目之間共享技術和方法更加容易，也激勵項目瞄準更具雄心的目標。例如，用于檢查大分子的低溫電子顯微鏡的發展使結構研究部門和神經生物學部門都受益匪淺，并有助于更好地了解神經退行性疾病中的分子途徑。

激勵機制 LMB運用激勵機制使組織文化與員工目標相一致。積極推廣共同價值觀和共同目標有助于讓研究人員有歸屬感，為自己屬于LMB社區而自豪——這可以培養長期忠誠度。一份2001年的外部評審指出：“LMB一直采用非等級結構，其關注點在于論證的質量，而非論證者的地位。”

不同于許多實驗室，LMB喜歡自己培養和拔擢初級成員，而非引進外部人才。這點體現在其對初級科學崗位的高標準招募上。包括理查德 · 亨德森和格雷戈里 · 溫特在內的許多諾貝爾獎得主都是在該實驗室開啟職業生涯并得到內部提拔的。

優先考慮小團隊也令圍繞技術和預算的共享變得更好，并激勵來自不同領域的科學家匯聚至同一項目。盡管LMB是分部門組織的，但幾乎所有職業科學家都有各自獨立而又協調一致的科學計劃。這種連通性往往推動不同團隊快速而富有創意地互通思路、融合概念。LMB也為失敗經驗及失敗后要做什么的經驗提供分享空間，這在高風險的創新研究中不可避免。

LMB的資源分配方式鼓勵內部團隊和部門之間的創新合作。例如，對研究小組競標外部資助設置限制，因為外部資助往往要求短期出結果，并過于注重結果，它們的目標可能與LMB的長期目標不一致。

此外，LMB的主任有權靈活分配資金以促進創新合作和計劃。最近的例子包括合成生物學（利用工程技術開發或重新設計生物系統）和連接組學（研究大腦和神經系統中的連接）。

管理監督 LMB利用管理監督系統來解決技術和科學優先事項之間的矛盾（否則會影響生產力）。技術人員的目標是開發和改進工具，以求為盡可能多的潛在用戶提供最佳產品規格；科學家幫助定義基于其目標和數據的技術規格——它們一般都走在所處時期技術的前沿。

技術開發人員和科學家在很多方面存在差異，包括表達、定義問題的方式以及對重大項目的操作組織和風險評估等。雙方的差異可能導致矛盾。技術人員通常專注于為相對明確的實際問題開發解決方案，這些問題適用嚴格的項目管理流程。科學家則傾向于研究不確定、模糊的問題，而且很多問題會需要實驗過程和資源分配方面的靈活性。

為解決上述問題，LMB采取多種干預措施，并制定了一套強有力的流程來選擇重點關注的科學問題。例如，具備不同專長的技術開發人員在專用車間單元開發原型；經驗豐富的首席研究員作為“媒介”，將科學術語轉化為技術工程要求（或將后者轉為前者）；有關科學資源的決策被委托給各部門；用于主要技術開發的資金由實驗室的執行委員會集中分配。由此，推動創新的科學與技術之間的反饋循環得到增強。

長期潛力

由于LMB的戰略側重于長期、變革性的目標而非短期、漸進型的成果，因此其針對研究人員的內部評估系統更關注整體科學計劃的潛力，而非標準化的個人績效指標，例如論文發表和被引情況、個人影響因子、科研資助規模、獲獎情況以及項目合作等。LMB科學家必須根據實驗室重點領域公開評估哪些問題具備最高價值，并在保持其研究組合多樣性的同時，將其與技術開發成本和失敗風險進行平衡。

為了管理這些相互競爭的需求，LMB融合了內部的專業知識和外部評審意見。MRC每五年進行一次的外部評審流程是一種創新戰略方法，可預測未來趨勢并使決策具備公平性。在接受媒體采訪時，管理人員曾闡述每五年進行一次評審的重要性：它可為組織的科學方向提供信息和壓力測試。評審包括評審委員會的訪問，他們了解實驗室的文化，并根據報告、內部審查和訪談對研究小組負責人的科學生產力和原創性進行評分。

各個實驗室的評估基于常規指標，例如過往研究成果，但更注重對未來的展望。因此，即使年輕學者的出版物數量有限，他們的潛力和研究影響也有望使其獲得終身職位。當評分低到一定程度，研究小組將于一年內關閉。但這種情況少有。

評審過程在確定新興科學趨勢和機遇方面也發揮著至關重要的作用。例如，2005 年，造訪實驗室的評審委員會發現需要建立一個新的動物設施，以突出哺乳動物生物學的潛力——這一概念此前并未被優先考慮。

事實上，LMB通常會拒絕那些需要擴大技術規模和大型物理空間的項目，以防實驗室工作和空間需求超出項目收入所能負擔的范圍。例如，1996年，實驗室決定放棄擴大已經成功且有利可圖的蛋白質和抗體工程項目。

LMB可被視為早期創新項目的優質孵化器，項目的周轉率很高。但這種周轉并不影響研究的進展，因為研究小組的獨特結構允許項目被靈活處置以及員工流動。LMB專注于項目本身，直到它們獲得成功，值得資助，可以擴展——有機會在更接近科學發展和轉化研究的后期階段獲得資助。

復雜自適應系統

盡管LMB在上述種種規則下運行，但其獲得的成效遠超各組成部分累計的總和。組織的管理策略產出了與其長期研究目標一致的涌現行為和可交付成果。LMB的管理模式源自管理層曾采取的一系列行動，這些行動轉化為它實現總體目標的一套連貫一致的方法。從管理理論的角度來看，LMB是一個復雜的自適應系統，類似生態系統。

復雜自適應系統是一種自組織系統，其獨特行MWymBBScm4pFLbRNcS+GtQ==為源自其組成部分間的相互作用，這種相互作用通常難以預測。組成部分可能包括個人及其活動、物質部分（如技術）以及從這些相互作用中產生的想法。

有效管理這一復雜自適應系統是LMB成功的基礎。通過不斷適應和發展，LMB可以比大多數其他機構更有效地產生新知識。例如，LMB通過科學家與工程師的合作以及軟件和先進冷卻技術的集成，幫助開發了低溫電子顯微鏡以應用于生物科學領域。這個多學科團隊并非由某個人來策劃和協調所有環節，而是表現出自我組織和迭代調整的功能，并受到共同文化的約束。以上使得新解決方案應運而生，由此可見生態系統的適應性。

經驗教訓和未來的挑戰

我們認為，LMB系統應被視為更廣泛地向基礎科學分配資金的框架。不過展望未來，我們也看到LMB和生命科學界需克服的三大挑戰。

首先，基礎生物科學中的科學問題變得越發復雜，越發需要昂貴的高精尖設備。開發這些工具可能超出了單個實驗室的能力范圍，需要更廣泛的機構合作。

其次，資助團體和社會越發頻繁地呼吁專注基礎生命科學的機構盡快轉向臨床應用，這可能削弱基礎研究的質量和競爭優勢。眾所周知，基礎生物科學與臨床轉化之間的鴻溝難以跨越，這個過程也具備很高的風險性。

近年來，一些資助者退出了基礎生物科學領域。例如，過去十年間，美國國立衛生研究院的外部資金更多流向轉化和應用研究，而非基礎科學。一些極具聲望的基礎科學研究機構受此影響，甚至被解散，例如美國紐約的斯格鮑爾研究所。然而，考慮到重建基礎科學研究的復雜性和難度，防止基礎科學研究被解散是重中之重。

像LMB這樣的實驗室可以通過加強與臨床學術科學和私營產業的聯系來促進科學發現的轉化。利用好制藥行業優勢（例如人工智能和計算機模擬等領域）可以加強基礎科學研究，而不損害研究室所關注的內容。LMB與生物制藥公司阿斯利康的“藍天”（Blue Sky）合作就是這方面的重要一步。

第三，基礎科學實驗室越來越難招募和留住最優秀的科研人才。全球范圍內轉化研究機構數量正在激增。生物技術和制藥公司能向頂尖研究人員支付更高薪水。此外，研究人員可能因基礎研究中高風險項目的高失敗率以及在LMB等競爭激烈的實驗室獲得終身職位的難度而另尋別路。

政府需認識到上述問題，并堅持資助高質量、高影響力的基礎科學發現。使用LMB式的研究管理策略將優化這些投資選擇，降低相關風險，最終給社會帶來長遠利益。

資料來源 Nature

本文作者盧卡 · 蓋貝爾（Luka Gebel）是國王商學院顧問委員會成員，擁有戰略、國際管理和創業學博士學位；錢德 · 維魯（Chander Velu）是劍橋大學工程系創新與經濟學教授；安東尼奧 · 維達爾-普伊格（Antonio Vidal-Puig）是英國劍橋大學分子營養與代謝學教授，因提出通過藥物靶向棕色脂肪可能有助于治療超重和肥胖的理念而聞名