分子生物學教學在醫(yī)學學術型研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的實踐與探索

倪振洪 羅小慶 夏提古麗 胡長江

醫(yī)學學術型研究生培養(yǎng)體系是提升我國醫(yī)學領域核心競爭力的關鍵舉措，是培養(yǎng)醫(yī)學領軍人才的重要步驟[1-2]?？蒲袆?chuàng)新能力是評估醫(yī)學學術型研究生培養(yǎng)質(zhì)量的重要指標，也是醫(yī)學學術型研究生必須具備的基本技能。隨著生命科學的迅速發(fā)展，分子生物學相關理論和技術在醫(yī)學研究中的應用也愈加廣泛，幾乎涵蓋了所有醫(yī)學研究領域，是醫(yī)學研究中進展最為迅速的方向之一[3-4]。因此，積極提升醫(yī)學學術型研究生的分子生物學教學質(zhì)量，完善相關培養(yǎng)模式，將為此類型研究生的創(chuàng)新能力培養(yǎng)打下扎實的基礎，從而為完成相關醫(yī)學課題、提高學生的科學研究思維和研究能力起到積極的促進作用。

一、分子生物學教學在醫(yī)學學術型研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)中的重要意義

1. 分子生物學是認識和理解疾病病理特征和變化規(guī)律的基礎性學科： 分子生物學是研究核酸等生物大分子的功能、形態(tài)結(jié)構特征及其重要性和規(guī)律性的科學，是人類從分子水平上真正揭開生物世界的奧秘，由被動地適應自然界轉(zhuǎn)向主動地改造和重組自然界的基礎學科[5]。目前，基于分子生物學的理論和實驗技術已廣泛應用于醫(yī)學研究領域，為揭示和理解疾病的發(fā)生機理及變化規(guī)律提供了有力支撐。例如，通過相關研究，我們認識到鐮刀型貧血病的病理機制是由于血紅蛋白β-亞基N端帶負電的極性親水谷氨酸被不帶電的非極性疏水纈氨酸所代替而導致，從而致使血紅蛋白的溶解度下降[6]；人類最常見的侏儒遺傳疾病ACH(軟骨發(fā)育不全)發(fā)病機制與受體酪氨酸激酶家族成員FGFR3(成纖維細胞生長因子受體3)突變密切相關[7]；表皮生長因子受體家族成員EGFR等基因的突變與肺癌的發(fā)生發(fā)展密切相關[8]；硝酸甘油擴張血管的機制主要是其釋放一氧化氮繼而激活鳥苷酸環(huán)化酶，導致肌球蛋白輕鏈去磷酸化，調(diào)節(jié)了平滑肌的收縮功能[9]。然而，目前為止，我們對醫(yī)學領域內(nèi)絕大多數(shù)疾病的分子機制認識和理解仍然只是冰山一角，亟待加強此方面的相關研究。

2. 醫(yī)學診療技術的進步離不開分子生物學的發(fā)展: 分子生物學的發(fā)展極大促進了臨床工作中對疾病的診斷和治療水平[10-14]。例如：通過qPCR技術檢測Bcl-1/IgH融合基因表達在淋巴瘤的診斷、分期、療效評價和預后評估方面有著重要的臨床意義；血液中LDH1、CK-MB、AST等心肌損傷標志物的檢測可有效評估心肌梗死范圍大小，判斷預后及溶栓效果；原位雜交技術(in situ hybridiztion, ISH)已被廣泛應用于血液腫瘤和實體腫瘤的輔助診斷、預后判斷和療效檢測，產(chǎn)前染色體數(shù)目異常診斷以及感染性疾病檢測；小分子蛋白激酶抑制劑伊馬替尼可有效阻斷多種蛋白激酶的作用，在治療費城染色體Ber-Abl融合基因陽性的慢性骨髓性白血病中取得了較好的療效；分子靶向抑制劑索拉菲尼是目前臨床上公認的可用于治療中晚期肝癌患者的有效藥物；針對PD-1的抑制劑已在治療非小細胞肺癌等腫瘤的前期臨床實驗中取得了較佳的效果，其中Opdivo和Keytruda兩種抑制劑已在我國上市，極有可能成為新一代的臨床抗腫瘤主要藥物。因此，認真梳理基于分子生物學的臨床經(jīng)典診斷標記物的發(fā)現(xiàn)過程和藥物研發(fā)過程，加強醫(yī)學學術型學位研究生對分子生物學課程在促進醫(yī)學進步過程中所起重要作用的認識，將有力提升學員的學習熱情、增強其醫(yī)學科研思維邏輯能力。

此外，隨著分子生物學技術迅速發(fā)展，基于測序技術和質(zhì)譜技術的高通量基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白組學和代謝組學日趨成熟，為我們更全面、更深入地了解疾病發(fā)生機制和規(guī)律提供了有力支持[15-16]。因此，必須加強和優(yōu)化分子生物學教學在醫(yī)學學術型研究生培養(yǎng)體系中的課程設置，使研究生能充分應用經(jīng)典和最新的分子生物學理念和技術揭示醫(yī)學問題、探尋疾病治療靶點，做出原創(chuàng)性較強的科研工作，以期提升臨床工作的診療水平。

二、分子生物學教學在現(xiàn)階段醫(yī)學學術型研究生培養(yǎng)中的實際狀況

1. 現(xiàn)有教學模式有待優(yōu)化: 現(xiàn)有高等院校針對醫(yī)學學術型研究生的分子生物學教學以傳統(tǒng)課堂教學為主，且課程安排時間較緊，知識內(nèi)容涵蓋范圍不全面、不系統(tǒng)。分子生物學是學生們普遍反映的難學課程之一，存在內(nèi)容復雜、理解難度大等問題。學生在傳統(tǒng)的課堂教學過程中常常提不起學習興趣，積極性不高，主動思考和提問較少[17-18]?，F(xiàn)有的課堂教學主要以講授書本內(nèi)容為主，缺乏基于分子生物學的醫(yī)學研究科研思維引導，從而導致學生不能充分認識分子生物學理論學習的重要性，也不利于學生醫(yī)學科研思維維和創(chuàng)新意識的系統(tǒng)養(yǎng)成。此外，現(xiàn)有的分子生物學課程安排中涉及實驗操作方面的課時偏少，內(nèi)容多為基本的基因組DNA提取、RNA逆轉(zhuǎn)錄及PCR反應、感受態(tài)細胞制備、質(zhì)粒轉(zhuǎn)化和擴增等操作，缺乏免疫共沉淀、EMSA、CHIP等相對復雜的實驗課程設置[17-18]?，F(xiàn)有的實驗技能培訓項目較為固定，學生不能根據(jù)自己擬開展的醫(yī)學研究課題針對性地選擇相關實驗操作。另外，現(xiàn)有課堂教學內(nèi)容未設置針對對于RNA甲基化、外泌體脂質(zhì)組學及dCas9-SAM技術、DIA質(zhì)譜技術等分子生物學最新理念和方法的知識進展講座。

2. 考核評定機制有待健全: 我校研究生的考核評定方法是學生根據(jù)自身的研究專業(yè)撰寫一篇基于分子生物學的綜述和設計一個相關實驗方案[19]?？己四康闹饕亲寣W生通過查閱文獻，更全面和深入地了解自身研究方向上的分子生物學基本策略和前沿進展，學會獨立完成科研課題設計，增強其科研思維能力。然而，在實際教學考核中，我們?nèi)匀话l(fā)現(xiàn)了不少問題：①部分學生在進行綜述撰寫前并未進行充分的文獻查閱，未提出新的綜述題目和撰寫內(nèi)容，所引用的文獻發(fā)表日期多為2年以前，有關新進展的跟蹤不及時；②對于領域內(nèi)的經(jīng)典文獻閱讀深度不夠，翻譯不準備；③實驗方案設計較為簡單，模式固定，未提出新的觀點和研究方法，創(chuàng)新性不強；④考核方式缺乏“問答”式互動，不能較好地考核學生的知識背景體系和思維邏輯能力。綜上所述，現(xiàn)有的考核評定方式雖然優(yōu)于傳統(tǒng)的“死記硬背”式的應試方法，但依然需要進一步優(yōu)化和改進，真正提高學術型研究生分子生物學課程教學的質(zhì)量，通過“考核”真正促進學生科研能力的提升。

3. 帶教對象分子生物學理論功底不扎實、實踐能力不強: 醫(yī)學類的研究生在其本科階段都系統(tǒng)學習過“分子生物學”課程，但本科階段的學習內(nèi)容主要偏重于基本知識點的講解，學生學習的主要方式也是機械性記憶，缺乏實踐技能和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。此外，大部分研究生在本科二年級以后就幾乎未再經(jīng)歷分子生物學相關內(nèi)容的學習，原有的知識點也出現(xiàn)了遺忘。我們在帶教過程中發(fā)現(xiàn)，部分研究生對分子生物學的許多基本概念和原理不清楚，極大影響了其對課堂講授內(nèi)容的理解以及文獻閱讀能力。大部分研究生沒有獨立完成PCR、Western blot、質(zhì)粒提取等基本分子生物學實驗操作的經(jīng)歷。此外，有的研究生不注重實驗原理的學習，過度迷信potocol，當實驗操作出現(xiàn)問題后不知道如何分析，只會一味重復。因此，提高學生分子生物學理論功底，加強其實踐能力培養(yǎng)，將有助于學生科研能力的形成，助力學生更好、更快地進入研究生課題研究階段。

4. 平臺建設亟待加強: 分子生物學實驗儀器設備是醫(yī)學學術型研究生開展課題研究的基礎性條件。近年來，各級單位都加大了對相關儀器設備的投入，不少臨床科室都配備了細胞培養(yǎng)箱、移液器、搖床、PCR儀、電泳槽等常規(guī)分子生物學實驗操作所需儀器設備。然而，依然存在以下問題：①平臺缺乏合理優(yōu)化整合——有的臨床實驗室設備較多，但利用率不高，而有的科室的研究生只能到處“蹭”實驗設備，經(jīng)常導致實驗體系不穩(wěn)定；②儀器設備更新較慢——分子生物學技術日新月異，設備更新?lián)Q代頻率較其它學科高，如缺乏合適的研究設備，將極大限制研究生科研課題的進展，影響前沿創(chuàng)新成果的產(chǎn)出；③人力資源投入不夠——許多臨床科室缺乏經(jīng)過系統(tǒng)培訓的分子生物學技術人員，對儀器設備的管理、使用和維護不規(guī)范，研究生開展課題研究時得不到此方面的有效指導，常常影響實驗結(jié)果的準確性和穩(wěn)定性。

三、強化醫(yī)學學術型研究生分子生物學教學的措施

1. 優(yōu)化課程設置和教學模式： ①在基礎知識課堂教學和實驗課帶教過程中，注重“互動式”教學的應用，充分調(diào)動學生的學習熱情，積極引導學生主動思考，爭取形成教師和學生之間良性的“互問互答”，共同提高教學質(zhì)量[20-22]；②建立和優(yōu)化分子生物學網(wǎng)絡課程教學平臺[23-24]，將枯燥的課本知識以生動形象的動畫形式展現(xiàn)給學生，使學生能更直觀地理解相關內(nèi)容，增加學習興趣，同時使學生充分利用基礎課程階段的課余時間進行強化學習和知識拓展，也使其能在課題研究階段隨時對感興趣和研究所需的部分進行網(wǎng)上學習；③積極試點應用電子網(wǎng)絡平臺課程資源進行翻轉(zhuǎn)課堂教學，提高學生的學習自主性，幫助學生更好地理解相關知識點，培養(yǎng)其發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的創(chuàng)新科研思維能力[25]；④實驗技能操作帶教過程中，適當增加實驗原理部分的內(nèi)容，并要求學生在上課前主動查閱相關資料，例如：RNA提取中氯仿和異丙醇的作用原理，不同裂解液組分對細胞蛋白提取的影響及機理，SDS-PAGE電泳分離蛋白分子的原理等；⑤增加CO-IP、EMSA、CHIP、CRISPR/Cas9等操作相對復雜的實驗教學內(nèi)容，學生可根據(jù)自身專業(yè)和課題情況選擇性地學習上述實驗，從而為下一步課題階段研究生命蛋白質(zhì)機器(蛋白互作網(wǎng)絡)、表觀遺傳及基因編輯等當前熱門的領域奠定基礎[26]；⑥增加前沿知識講座內(nèi)容，此部分以學生作為主講教員的形式展開，相同學科專業(yè)或研究方向相似的學生形成學習小組，在老師的指導下確定主講方向，隨后查閱領域內(nèi)的最新文獻或綜述，整理成PPT的形式進行匯報，各帶教老師和其它組的學生進行提問，主講小組負責回答。

2. 改進考核評定機制: ①增加對學生在課堂提問及回答問題方面的考核評估，在每堂課前設置20 min左右的互動時間，對學員上一次課程的內(nèi)容進行提問，讓學生通過主動或被動點名的方式回答問題，學生也可主動向老師提出問題，由帶教老師記錄學生提問及回答問題的情況，在課程結(jié)束時進行量化打分，按30%的權重計入課程考核總分，以此促進學生努力掌握所學知識并形成主動思考的習慣；②試點以幻燈片PPT匯報為主的課程考核模式[27]，學員選定自己的研究方向，并基于此依次匯報相關領域的研究進展和前沿動態(tài)、擬開展研究工作的目的意義和科學問題、實驗方法和步驟等內(nèi)容。組成考核小組(成員包括3名副高以上本專業(yè)教師和1名中級職稱實驗技術員)，在學生匯報完畢后進行提問，并完成打分；③強化對學生實驗操作技能的考核[28]，除了對學生實驗報告的評分，還應增加對學生實驗操作過程中的規(guī)范性及嚴謹性評估，對注重實驗細節(jié)、主動分析實驗失敗原因的學生予以加分，對操作不規(guī)范(如：移液器使用完畢后不調(diào)整至最大量程等)的學生予以減分，從而促進研究生在科研生涯的開始即形成良好的實驗操作習慣和思維能力。

3. 加強學生的分子生物學知識儲備和技能培訓: ①引導學生積極通過分子生物學網(wǎng)絡課程教學提高自身知識儲備，將平臺使用模式拓展至APP，使學生能通過手機或iPad隨時對相關內(nèi)容進行學習；②利用周末或假期的時間，開辦分子生物學培訓班，對有相關研究需求的研究生進行系統(tǒng)培訓，增加其實驗操作技能。我校生物化學于分子生物學教研室近年來開展了多次暑期培訓班，收到了良好的效果和評價，為下一步開展此項工作積累了一定經(jīng)驗；③帶教老師和學生之間建立微信群、QQ群等，無論是課程學習階段還是課題研究階段，都可通過此類網(wǎng)絡平臺交流實驗中遇到的問題，分享心得和體會，推送最新的研究進展和前沿動態(tài)，營造濃郁的學術氛圍[29-30]。

4. 加大資金投入、完善平臺建設： ①加大對分子生物學實驗所需基礎儀器設備的資金投入，對急需設備縮短各項審批流程，加強儀器設備的使用管理規(guī)定；②完善大型儀器設備的平臺建設，優(yōu)化整合實驗模塊，提高儀器設備的使用效率。例如，對于共聚焦顯微鏡、透射電鏡、活細胞工作站等需求較高的大型實驗設備，應增加購買資金的投入；③加強此方面的人才建設，引進相關方面的專業(yè)技術人才，使技術人員熟練掌握其所負責實驗項目的基本原理和操作步驟，定期安排工作人員進行培訓和學習，不斷提高的分子生物學方面的知識儲備和職業(yè)技能，從而更好地助力于醫(yī)學學術型研究生進行科研工作。

三、結(jié)語

醫(yī)學學術型研究生是國家醫(yī)學創(chuàng)新人才的重要組成部分，是提升國家醫(yī)學研究水平的主要力量之一。目前，分子生物學學科進展迅速，相關理念和技術廣泛應用于醫(yī)學研究領域，已成為醫(yī)學學術型研究生開展課題研究的基礎性工具。如何提高醫(yī)學學術型研究生的分子生物學教學質(zhì)量是相關高等院校普遍面臨的重大問題。在實際教學過程中，我們必須堅持以“培養(yǎng)學生創(chuàng)新能力”為目標，發(fā)現(xiàn)和總結(jié)現(xiàn)有教學的不足，積極吸納新的教學理念、改進教學方法，并充分應用互聯(lián)網(wǎng)等新媒體工具，逐步優(yōu)化和完善醫(yī)學學術型研究生的分子生物學教學體系，以期為培養(yǎng)優(yōu)秀的臨床醫(yī)學研究人員做出貢獻。