分子生物學(xué)教學(xué)改革與分子診斷技術(shù)在臨床的應(yīng)用

新疆大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 李金耀

分子生物學(xué)是一門新興的學(xué)科，為生物學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)學(xué)科，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及相關(guān)學(xué)科（遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)等）的發(fā)展而逐漸形成的理論、技術(shù)體系。分子生物學(xué)是在分子層面研究生物活動規(guī)律的學(xué)科，生物大分子包括核酸、蛋白、脂類、糖類等。核酸包括脫氧核糖核酸（DNA）及核糖核酸（RNA），是生物體的遺傳物質(zhì)及生物性狀的決定性因素，其編碼表達(dá)的蛋白及其它生物大分子構(gòu)成了生物體的外在形態(tài)。

一、遺傳物質(zhì)DNA 的發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)解析及測序技術(shù)的發(fā)展

受限于當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平及人類的認(rèn)知水平，分子生物學(xué)的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的時(shí)代。1859年達(dá)爾文出版《物種起源》，提出了舉世聞名的“自然選擇”學(xué)說，成為了生物學(xué)發(fā)展的里程碑。但生物為什么能將性狀遺傳給下一代，如俗語說的“龍生龍、鳳生鳳、老鼠生來會打洞”，并沒有得到闡明。隨后，奧地利修道士孟德爾在觀察了2.1 萬株不同性狀的豌豆后，提出了遺傳法則，瑞士生物學(xué)家弗雷德里希·米歇爾于1869年分離出了核酸，在其他科學(xué)家的努力下逐漸發(fā)現(xiàn)了染色體及其成對現(xiàn)象、觀察到了細(xì)胞分裂過程中染色體的排布方式，并提出染色體攜帶遺傳信息。1911年，遺傳學(xué)家摩爾根提出了基因?qū)W說，闡明了基因在染色體上的分布，提出親本將遺傳信息傳遞給子代的過程中染色體重組形成獨(dú)特新個(gè)體的理論。之后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)傳遞遺傳信息的物質(zhì)為DNA，研究了DNA 的化學(xué)成分和基本結(jié)構(gòu)，并發(fā)現(xiàn)DNA 中四種堿基（鳥嘌呤：G、腺嘌呤：A、胸腺嘧啶：T、胞嘧啶：C）的含量比例是一定的。英國生物物理學(xué)家羅莎琳德·富蘭克林在1951年拍攝到了核酸X 射線衍射照片，在此基礎(chǔ)上，1953年，美國科學(xué)家詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克提出了DNA 的雙螺旋結(jié)構(gòu)，該論文發(fā)表在《Nature》雜志上。1977年，科學(xué)家弗雷德里克·桑格、沃爾特·吉爾伯特等發(fā)明了DNA 測序技術(shù)，開啟了分子生物學(xué)發(fā)展的新篇章。

二、分子生物學(xué)相關(guān)技術(shù)的臨床應(yīng)用

隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，對于生物大分子的檢測技術(shù)也在不斷的更新，針對核酸的檢測技術(shù)包括：Southern blot、Northern blot、熒光原位雜交（fluorescence in situ hybridization，簡稱FISH）技術(shù)，定性聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（Polymerase Chain Reaction，簡稱PCR）、實(shí)時(shí)熒光定量PCR、一代測序技術(shù)及二代測序技術(shù)等；針對蛋白質(zhì)的檢測技術(shù)包括：Western blot、酶聯(lián)免疫吸附測定（Enzyme Linked Immunosorbent Assay，簡稱ELISA）等。而精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)及個(gè)體化治療時(shí)代的到來，使得分子生物學(xué)的很多技術(shù)已經(jīng)被越來越廣泛的應(yīng)用到醫(yī)學(xué)的臨床診斷，如孕婦唐氏篩查（21、18、13——三體綜合征）、病毒感染分型及載量檢測、腫瘤放化療耐性基因檢測、靶向藥物基因檢測、代謝綜合征臨床用藥指導(dǎo)等。現(xiàn)代測序技術(shù)日臻完善，成本逐年降低，2014年6月30 號，國家食品藥品監(jiān)督管理總局審查通過了二代測序技術(shù)（測序儀及檢測試劑盒）用于胎兒染色體非整倍體（T21、T18、T13）檢測。2015年6月8日，國家發(fā)展和改革委員會（簡稱發(fā)改委）發(fā)布了《新興產(chǎn)業(yè)重大工程包》通知，新型健康技術(shù)惠民成為六大工程之一。首先，以遺傳性耳聾和唐氏綜合征等遺傳性疾病基因篩查為重點(diǎn)，推進(jìn)基因檢測技術(shù)在遺傳性疾病、腫瘤、心腦血管疾病和感染性疾病等重大疾病防治上的應(yīng)用，促進(jìn)健康惠民。其次，快速推進(jìn)基因檢測技術(shù)在遺傳性疾病大規(guī)模篩查上的應(yīng)用，探索基因檢測技術(shù)在個(gè)人基因組檢測、基因身份證等新領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

分子生物學(xué)技術(shù)成為了臨床醫(yī)學(xué)診斷、用藥的支撐體系，伴隨著個(gè)體化治療理念的逐漸深入，需要大量的相關(guān)檢測技術(shù)人才。但是傳統(tǒng)的分子生物學(xué)教學(xué)并沒有把相關(guān)的理論及技術(shù)體系與醫(yī)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用有機(jī)的結(jié)合起來，造成了人才培養(yǎng)與實(shí)際需求的脫節(jié)，一方面生物學(xué)專業(yè)的本科畢業(yè)生面臨著找工作困難的窘境，另一方面醫(yī)學(xué)及相關(guān)檢測機(jī)構(gòu)需要大量的檢測技術(shù)人員，但普通的生物學(xué)專業(yè)本科生達(dá)不到相關(guān)的要求。隨著畢業(yè)生就業(yè)壓力的增加，很多新生剛?cè)雽W(xué)就面臨著就業(yè)的迷茫，不知道畢業(yè)以后能從事什么樣的工作，甚至很多有轉(zhuǎn)專業(yè)的想法。因此，在進(jìn)行專業(yè)授課時(shí)，尤其是分子生物學(xué)的授課時(shí)，改變既定的教學(xué)模式，適應(yīng)社會發(fā)展的潮流就變得尤為重要了。

三、分子生物學(xué)課程講授模式探索

分子生物學(xué)的內(nèi)容抽象復(fù)雜、講解困難，學(xué)生不易理解，所以我們選用了Robert Weaver 編著的《Molecular Biology》作為分子生物學(xué)教材，該書語言流暢、內(nèi)容豐富、科學(xué)性強(qiáng)，通過實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析得出相應(yīng)的結(jié)論，易于理解；同時(shí)增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維方式。在我從事分子生物學(xué)教學(xué)時(shí)，在開課之前進(jìn)行了問卷調(diào)查，結(jié)果顯示，超過60%的學(xué)生列舉不出分子生物學(xué)相關(guān)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用，更不了解其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。課余時(shí)間跟學(xué)生交流時(shí)發(fā)現(xiàn)：很多學(xué)生對這門課沒有清楚的認(rèn)識，只是為了考試而學(xué)習(xí)，學(xué)生呈現(xiàn)出的問題是不知道學(xué)完分子生物學(xué)能做什么？將來能從事什么行業(yè)？針對學(xué)生的困惑，我改變了既定的教學(xué)模式，利用第一、二節(jié)課對分子生物學(xué)的技術(shù)體系及發(fā)展趨勢進(jìn)行概述，并且與實(shí)際的應(yīng)用尤其是在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用進(jìn)行了結(jié)合，解讀了相關(guān)的法規(guī)、政策文件，使得學(xué)生對分子生物學(xué)有一個(gè)概括性的認(rèn)識，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。在講到相關(guān)的分子生物學(xué)技術(shù)時(shí)，會對該技術(shù)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用或最新前沿動態(tài)進(jìn)行延伸，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的信心。對于復(fù)雜的技術(shù)體系或理論體系，采取制作直觀、生動的幻燈進(jìn)行講解，易于學(xué)生理解和掌握。同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)生課前預(yù)習(xí)，課后查閱相關(guān)資料，加深印象；并組織學(xué)生進(jìn)行相關(guān)資料匯總、交流，在課堂上進(jìn)行分組討論，不僅增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還加深了學(xué)生的認(rèn)識。通過靈活的、理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方式，學(xué)生對分子生物學(xué)的學(xué)習(xí)興趣十分濃厚，積極性非常高，達(dá)到了預(yù)期的效果。但是在教學(xué)過程中也出現(xiàn)了一些問題，如分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課與理論課的脫節(jié)，實(shí)驗(yàn)課提前完成，與理論學(xué)習(xí)沒有同步進(jìn)行，削弱了學(xué)生對相關(guān)實(shí)驗(yàn)的認(rèn)識及理解。在講到相關(guān)技術(shù)原理時(shí)，問答過程顯示，大部分同學(xué)并不能把相關(guān)原理與所做實(shí)驗(yàn)進(jìn)行有機(jī)的聯(lián)系，沒有起到加深認(rèn)知的作用。建議在以后的教學(xué)過程中，理論講授與實(shí)驗(yàn)操作緊密配合，便于學(xué)生理解。

四、分子生物學(xué)教學(xué)改革的一些建議

結(jié)合分子診斷技術(shù)的臨床應(yīng)用，對分子生物學(xué)的教學(xué)改革提出以下建議：①對于復(fù)雜的理論與技術(shù)體系，采用多媒體教學(xué)與板書相結(jié)合的方式，易于學(xué)生理解掌握。②掌握著名科學(xué)家研究過程中的一些典故，增加教學(xué)的故事性及趣味性，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。③加強(qiáng)分子生物學(xué)相關(guān)技術(shù)與實(shí)際應(yīng)用的聯(lián)系，增加學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。④傳遞分子生物學(xué)技術(shù)在臨床應(yīng)用的相關(guān)政策、法規(guī)，增加學(xué)生就業(yè)的信心。⑤相關(guān)技術(shù)的理論講解與實(shí)驗(yàn)緊密結(jié)合，增加學(xué)生的理解深度。⑥理論聯(lián)系實(shí)際，帶學(xué)生參觀醫(yī)院的檢測平臺及醫(yī)學(xué)檢測機(jī)構(gòu)的平臺，使學(xué)生有更直觀的認(rèn)識。⑦推薦學(xué)生到醫(yī)院及醫(yī)學(xué)檢測機(jī)構(gòu)實(shí)習(xí)，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅完成了畢業(yè)論文，而且使得學(xué)生提早接觸社會，提高適應(yīng)社會的能力。

五、展望

科學(xué)技術(shù)、社會經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展的今天，社會對人才的要求和標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了很大的變化，要求高校對人才培養(yǎng)的目標(biāo)也要隨之做出調(diào)整，這就要求對具體的課堂教學(xué)及考核方式提出了新的要求。隨著分子生物學(xué)相關(guān)技術(shù)在臨床的應(yīng)用以及相關(guān)法規(guī)、政策的出臺，分子診斷技術(shù)相關(guān)檢測人員的需求會越來越多，如何應(yīng)對新的發(fā)展形勢，增加生物學(xué)專業(yè)畢業(yè)生的就業(yè)渠道，增添就業(yè)信心就成為了相關(guān)領(lǐng)域教師教學(xué)迫切需要考慮的問題，尤其是分子生物學(xué)教學(xué)。改變現(xiàn)有教學(xué)模式，順應(yīng)就業(yè)發(fā)展需求，不僅要培養(yǎng)出科研戰(zhàn)線的研究型人才，更要培養(yǎng)出相關(guān)專業(yè)技術(shù)人才，擴(kuò)展就業(yè)渠道，滿足社會需求，促進(jìn)社會健康發(fā)展。

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