醫(yī)學(xué)專業(yè)型研究生臨床科研思維培養(yǎng)模式探索
——生物信息學(xué)的綜合運用

馬瑾璐，蔡夢嬌，龔柳云，張赫萌，韓蘇夏

(西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤放療科，陜西 西安 710061)

自2012年全國首次對臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)型碩士培養(yǎng)試行“雙軌制”以來，關(guān)于專業(yè)型學(xué)位的培養(yǎng)模式仍處于探索之中。“雙軌制”是指臨床專業(yè)型研究生培養(yǎng)與住院醫(yī)師規(guī)范化培養(yǎng)并軌式的培養(yǎng)模式，研究生除完成學(xué)位課以外需完成33個月的住院醫(yī)師規(guī)范化培訓(xùn)并取得規(guī)培證書[1]。“雙軌制”的專業(yè)型學(xué)位具有顯而易見的優(yōu)點，包括節(jié)約培養(yǎng)資源、縮短培養(yǎng)時間、應(yīng)對社會需求等，具有良好的社會效益[2]。然而，對于醫(yī)學(xué)研究生的培養(yǎng)并不能局限于預(yù)防、診斷與治療等基本業(yè)務(wù)能力的培養(yǎng)，需要在培養(yǎng)過程中注重其臨床科學(xué)研究思維能力的形成[3]。目前，專業(yè)型學(xué)位的培養(yǎng)以臨床診療操作技能為主，缺乏醫(yī)學(xué)科研實踐能力的訓(xùn)練，無法提出臨床科研問題并且探索具有方向性與目的性的解決方法。由于臨床“規(guī)培”占據(jù)大量時間且傳統(tǒng)的基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)科研訓(xùn)練周期長、可控性差，生物信息學(xué)等“大數(shù)據(jù)醫(yī)學(xué)”背景下應(yīng)運而生的科研方法成為培養(yǎng)專業(yè)型研究生科研思維能力的有效方法。因此，作者就專業(yè)型研究生科研思維培養(yǎng)模式探索中生物信息學(xué)的綜合運用提出一些經(jīng)驗與建議。

1 明確科研能力對臨床醫(yī)生的重要性

隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，需要越來越多的臨床醫(yī)生掌握數(shù)據(jù)挖掘與分析的能力。同時，我國經(jīng)濟發(fā)展迅速，醫(yī)院也隨之與發(fā)達(dá)國家的醫(yī)院發(fā)展模式接軌，逐漸由服務(wù)型醫(yī)療機構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)榧t(yī)療、教學(xué)、科研等角色為一體的綜合型醫(yī)學(xué)機構(gòu)[4]。那么，臨床醫(yī)生如何適應(yīng)這些發(fā)展與轉(zhuǎn)變呢？臨床醫(yī)生應(yīng)該逐漸形成良好的科研思維和具備基本的科研素養(yǎng)。科研能力的培養(yǎng)有助于醫(yī)學(xué)研究生以及臨床醫(yī)生理解疾病的發(fā)生原因、發(fā)展原因及其他影響因素等，而大數(shù)據(jù)統(tǒng)計報告更是能夠指導(dǎo)醫(yī)生依靠“數(shù)據(jù)”分析和診療疾病，提高“看病”的科學(xué)性與客觀性。因此，在很大程度上，科研能力的培養(yǎng)不僅能夠提高臨床醫(yī)生的業(yè)務(wù)水平，也可以提高醫(yī)院的綜合水平，甚至推動醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展[5-6]。

2 導(dǎo)師在研究生科研思維訓(xùn)練過程的重要作用

無可爭議地，研究生導(dǎo)師在研究生科研思維的訓(xùn)練中扮演著重要角色。目前，“專碩”培養(yǎng)制度規(guī)定只能在導(dǎo)師所在科室輪轉(zhuǎn)6個月，其余時間均在其他科室輪轉(zhuǎn)規(guī)培。因此，導(dǎo)師親自帶教的時間有限。那么，研究生導(dǎo)師應(yīng)如何培養(yǎng)“專碩”學(xué)生的科研思維？首先，導(dǎo)師應(yīng)該幫助學(xué)生把握研究領(lǐng)域的科學(xué)前沿，并引導(dǎo)學(xué)生選擇正確的科研方向；其次，導(dǎo)師可以定期對研究生的科研能力進(jìn)行考核，監(jiān)督學(xué)生進(jìn)行不斷的科研知識學(xué)習(xí)和科研思維訓(xùn)練；最后，導(dǎo)師應(yīng)該鼓勵學(xué)生參加學(xué)術(shù)交流，培養(yǎng)研究生獨立科研能力和創(chuàng)新能力[7-8]。

3 專業(yè)型研究生的科研知識儲備

在專業(yè)型研究生科研思維能力的形成過程中，首先需要基本了解科研理論知識[9]。第一，學(xué)位課程，應(yīng)基本掌握生物信息學(xué)、醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)、醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)及分子生物學(xué)等課程，這是研究生獲取基礎(chǔ)科研理論知識最基本的方式；第二，科研講座及學(xué)術(shù)報告，應(yīng)多參加感興趣領(lǐng)域的科研講座及不同領(lǐng)域?qū)＜医淌诘膶W(xué)術(shù)報告，這是研究生獲取國際前沿領(lǐng)域的最新消息及掌握熱門研究方向最便捷的方式；第三，課題組工作匯報與研究分享及討論，定期參加由導(dǎo)師組織的課題組內(nèi)部以科研工作匯報或者文獻(xiàn)交流討論為主題形式的組會。組會時，不同年級學(xué)生進(jìn)行課題匯報或文獻(xiàn)分享，從基礎(chǔ)研究、臨床研究等多個層面提出問題并進(jìn)行討論，這是研究生獲取科研經(jīng)驗最直接的方式。

4 專業(yè)型研究生的科研思維訓(xùn)練

專業(yè)型研究生可以在規(guī)范化培訓(xùn)過程中形成基本的科研思維模式：“遇見臨床爭議→提出科學(xué)問題→尋找解決方法→嘗試解決問題”。首先，在不同科室的輪轉(zhuǎn)過程中遇見各種仍存在爭議的及未解決的臨床問題，研究生可在帶教教師的指導(dǎo)下，指出臨床問題所在并且提出相關(guān)科學(xué)問題[10]；其次，結(jié)合導(dǎo)師輔導(dǎo)，指出科學(xué)問題關(guān)鍵，自身通過文獻(xiàn)調(diào)研、講座報告等方式獲取科學(xué)資訊，尋找不同的解決方式；再次，通過自身學(xué)習(xí)多種數(shù)據(jù)庫檢索或者導(dǎo)師負(fù)責(zé)聯(lián)系生物信息學(xué)、醫(yī)學(xué)統(tǒng)計學(xué)專家教授進(jìn)行針對性講座及指導(dǎo)，掌握科研問題的關(guān)鍵技術(shù)；最后，將臨床科學(xué)問題提出、解決以及取得的科研結(jié)果進(jìn)行梳理、整合和討論，組成完整的科學(xué)論著，進(jìn)行發(fā)表或者進(jìn)行更深層次的科學(xué)探索。

5 生物信息學(xué)在醫(yī)學(xué)科研中的應(yīng)用

生物信息學(xué)(Bioinformatics)是指研究、發(fā)展和運用計算機工具和方法，以擴大對生物學(xué)、醫(yī)學(xué)、行為和健康數(shù)據(jù)的利用，包括獲得、儲存、組織、管理、分析以及可視化這些數(shù)據(jù)[11]。具體在醫(yī)學(xué)科研的應(yīng)用如下：

(1)數(shù)據(jù)庫的挖掘與分析：美國國家生物技術(shù)信息中心(National Center for Biotechnology Information，NCBI)建立的基因表達(dá)數(shù)據(jù)庫(Gene Expression Omnibus， GEO)，可供研究者挖掘多種形式的高通量表達(dá)組學(xué)數(shù)據(jù)，分析不同疾病分組的差異表達(dá)基因等，尋找潛在的診療靶點；美國國立癌癥研究院(National Cancer Institute，NCI)與國立人類基因組研究院(National Human Genome Research Institute， NHGRI)共同建立的癌癥基因組圖譜(The Cancer Genome Atlas，TCGA)數(shù)據(jù)庫，提供不同腫瘤病人的臨床資料及組織樣本測序結(jié)果等，可供研究者從多種角度理解和發(fā)掘腫瘤發(fā)生發(fā)展及預(yù)后的分子機制[12]。三陰性乳腺癌是指腫瘤組織免疫組化檢查顯示雌激素受體、孕激素受體以及HER2受體陰性，預(yù)后較差的乳腺癌類型。目前尚未有針對三陰性乳腺癌的治療靶點。Shao等研究者3個相關(guān)的三陰性乳腺癌GEO數(shù)據(jù)，利用GEO2R 軟件進(jìn)行差異表達(dá)基因分析并篩選出173個下調(diào)基因和278個上調(diào)基因。為了進(jìn)一步明確這些篩選基因的通路富集情況，對其進(jìn)行GO( Gene Ontology )以及KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析。最終挑選出相關(guān)性較高的10個hub基因，利用Kaplan-Meier生存分析發(fā)現(xiàn)這些hub基因的高表達(dá)與三陰性乳腺癌患者的預(yù)后不良相關(guān)[13]。

(2)大數(shù)據(jù)可視化：利用不同的門戶網(wǎng)站、軟件及計算機語言等對大批量數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，有利于研究者進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。由北京大學(xué)開發(fā)的http://gepia.cancer-pku.cn/網(wǎng)站可為研究者提供簡單的TCGA數(shù)據(jù)可視化處理，包括生存期分析，差異基因表達(dá)情況以及相關(guān)基因表達(dá)相關(guān)性等。R語言可將DNA、RNA、外顯子測序等多種測序數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理及統(tǒng)計分析，原本龐大且難以展示的數(shù)據(jù)結(jié)果可轉(zhuǎn)化為多種表達(dá)方式的示意圖，有利于研究者分析和展示其測序結(jié)果。

6 運用生物信息學(xué)探索培養(yǎng)模式的具體實踐

現(xiàn)一名在讀“專碩”研究生在規(guī)范化培訓(xùn)的過程中了解到阿司匹林被寫入結(jié)直腸癌的診斷與治療指南。由于腫瘤發(fā)生發(fā)展機制具有一定的共同性，于是她提出科學(xué)問題：阿司匹林是否可以用于其他類型的腫瘤診療規(guī)范當(dāng)中？該生通過聽學(xué)術(shù)講座、查閱文獻(xiàn)以及導(dǎo)師討論，認(rèn)為可以通過生物信息學(xué)的方法嘗試解決該科學(xué)問題。請導(dǎo)師聯(lián)系生物信息學(xué)專業(yè)老師教授知道具體的生物信息學(xué)方法和技術(shù)。通過深度挖掘GEO數(shù)據(jù)庫并結(jié)合TCGA數(shù)據(jù)，最終發(fā)現(xiàn)阿司匹林的主要作用靶點與小細(xì)胞肺癌相關(guān)，并推測出阿司匹林作用于小細(xì)胞肺癌的潛在靶基因[14]。

另一具體實踐，一名在讀碩士生自行選擇參加生物信息學(xué)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)講座，對TWAS(transcriptome-wideassociation studies)分析產(chǎn)生了濃厚的興趣，TWAS是一種生物信息學(xué)分析方法，可以將GEO數(shù)據(jù)中的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)與GWAS(genome-wide association studies)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，以此獲得與目標(biāo)疾病相關(guān)的候選基因[15-16]。該生通過查閱數(shù)據(jù)庫及文獻(xiàn)報道發(fā)現(xiàn)并下載一組有關(guān)胰腺癌的GWAS數(shù)據(jù)，并在Pubmed尋找胰腺癌患者的GEO數(shù)據(jù)集。TWAS分析是一種專業(yè)型較強的生物信息學(xué)分析方法，同樣地通過導(dǎo)師聯(lián)系專業(yè)老師幫助進(jìn)行分析。最終該生利用TWAS分析鑒定出19個與胰腺癌先關(guān)的候選基因，并對該19個候選基因進(jìn)行基因富集分析鑒定出與胰腺癌相關(guān)的KEGG通路，KEGG分析是一個分析基因產(chǎn)物在細(xì)胞中代謝途徑的數(shù)據(jù)庫，是一種代謝通路分析。研究結(jié)果能夠為胰腺癌發(fā)生發(fā)展的分子遺傳機制研究提供新的方向和理論基礎(chǔ)[17]。

7 結(jié)語

專業(yè)型研究生學(xué)位的設(shè)立在一定程度上滿足我國現(xiàn)階段的社會需求，改善醫(yī)療資源“供不應(yīng)求”的社會現(xiàn)狀。然而，就研究生個人綜合能力提升及個人發(fā)展而言，現(xiàn)階段的“雙軌制”培養(yǎng)模式存在顯而易見的不足[18]。若專業(yè)型碩士研究生繼續(xù)攻讀博士學(xué)位，由于不系統(tǒng)的科研思維訓(xùn)練，科研能力培養(yǎng)較科研型研究生落后，可能會造成學(xué)制延長及附帶效應(yīng)，包括精神壓力、心理焦慮等。系統(tǒng)的科研思維培養(yǎng)可以為碩士研究生提供攻讀博士學(xué)位的基本科研素養(yǎng)。從國家社會發(fā)展趨勢出發(fā)來看，綜合型高端人才是推動科學(xué)科技發(fā)展的主力軍，而研究生是后備軍[19]。因此，重視醫(yī)學(xué)研究生科研能力的培養(yǎng)是推動生命科學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)等科學(xué)發(fā)展的重要力量。高校及其附屬醫(yī)院應(yīng)當(dāng)重視探索研究生科研能力的培養(yǎng)[20]，助力研究生綜合能力的提升，為社會發(fā)展做貢獻(xiàn)。