《医学细胞生物学》和《医学遗传学》教学过程中科研反哺教学的实践

王晓玲

（上海中医药大学基础医学院生物教研室，上海 201203）

教学和科研是高校的两大职能，更是高校教师的首要工作。《医学细胞生物学》和《医学遗传学》都是以实验为基础的生命科学学科。作为一名教授这两门课程的教育工作者，不仅要给学生讲解一些重要理论的实验历史和来龙去脉，也要讲学科发展现状和前沿。大学教师如果没有科研工作，就很难准确地把握和追踪学科发展的前沿，学科发展的前沿性既是科学的实践性和前瞻性、也是科学的预见性和思想性［1］。在教学中培养学生的创新思维和创新能力是高校教育的目标。因此，科研与教学对于大学教师来说应该是有机的整体，而不是矛盾的对立面。教师在科研实践中一定会不断地通过查阅文献、参加会议、学术研讨等形式获得相关学科发展的动态；同时又在科研实践中获得技术经验，这些技术经验又往往需要有理论的支撑，将这些实践经验与理论结合应用的教学上，对学生科研思路的建立都是必要的。

1 将学科的新进展及时引入课程教学

《医学细胞生物学》是在显微、亚显微和分子三个水平上，研究细胞的结构、功能和各种生命规律的一门学科。目前，该学科发展迅速，研究范围广泛，已成为21世纪生命科学的研究前沿。在我国基础学科发展规划中，细胞生物学、分子生物学、神经生物学和生态学并列为生命科学的四大基础学科。干细胞（stem cell）具有修复人类机体组织的潜能，并且在许多慢性疾病和年龄相关的疾病过程中可以维持器官的功能，因此干细胞疗法成为近年来发展非常迅速的领域，尤其从2006年人工诱导多能干细胞（induced pluripotent stem cell，iPS细胞）的出现和技术的逐步成熟，人们对细胞治疗的研究注入了极大的热情。2014年10月份在上海生命科学研究院举办了“功能肝细胞研究进展和应用论坛（advances and application of Functional Hepatocytes symposium）”。该论坛介绍了目前肝细胞治疗最新研究的几个策略，如从小鼠尾巴上提取皮肤成纤维细胞诱导成为具有人肝细胞样功能的肝细胞，这种细胞具有和人体内肝细胞类似的上皮细胞形态、基因表达谱及功能［2］。补充了从iPS诱导肝细胞的途径。

克 里 格 勒－纳 贾 尔 综 合 征 （crigler－najjar syndrome，CNS）又称为先天性葡萄糖醛酸转移酶缺乏症。是发生于新生儿和婴幼儿的常染色体隐性遗传病，由于病人肝细胞胆红素尿苷葡萄糖醛酸转移酶基因 （uridine diphosphate glucuronosyl transferase 1A1，UGT1A1）突变，导致患者出现高胆红素血症，经典的治疗主要是紫外光照射或血浆置换。而在本次论坛上瑞典科学家介绍了从正常人的肝脏供体中分离提取部分肝细胞直接通过门静脉输入患者肝内，在保持患者原有肝脏的基础上，让新输入的肝细胞在患者肝脏中生长，取得了良好的临床效果。笔者及时将这些学科发展的新技术通过《医学细胞生物学》和《医学遗传学》的教学介绍给学生，让学生可以及时地了解学科的最新进展，同时也可让学生们了解到遗传病治疗的新方法。在以往《医学遗传学》的教学中单基因突变导致的遗传病的治疗是令人沮丧和失望的，而这种新技术的引入为基因突变导致的遗传病临床治疗带来新的希望，也激发学生学习的热情。

2 将科研活动中的常用技术引入课堂教学中

生命科学的科研活动是以实验技术为核心进行的，实验结果的好坏、如何分析所得到的实验数据、如何解决实验中遇到问题都需要理论知识的支撑。学生在理论知识学习过程中如果引入与其相关的实验，可以帮助学生将抽象的理论与具象的实验有机的结合起来，将理论知识的学习具体化如细胞增殖是细胞生物学必不可缺的内容，而细胞培养及细胞增殖检测是科研活动中常用的实验技术，同时该技术中又涉及生物大分子DNA的组成特点这一个知识点。作者使用的教材中DNA组成特点在课程开始讲授，而细胞增殖的讲授在课程的后半段，因此将检测细胞增殖的技术5－溴脱氧尿嘧啶核苷（5－Bromo－deoxyUridine，BrdU）染色、胸腺嘧啶核苷（3H－TdR）掺入法的原理引入课堂教学，不仅可以使学生对科学研究的基本实验有感性认识，又可将书中相关的知识点有机结合，培养学生综合应用知识的能力。同样在免疫细胞化学检测细胞增殖时不仅需要BrdU染色往往同时需要用荧光染料结合DNA染色定位细胞核，而BrdU染色时BrdU作为抗原掺入DNA双链中代替胸腺嘧啶核苷酸，而DNA荧光染料如常用的4′，6－二脒基－2－苯基吲哚（4′，6－diamidino－2－phenylindole，DAPI）需 要 掺 入 双 链DNA，实验中涉及DNA的变性原理、抗原决定簇暴露与抗体结合的原理，对这些原理的掌握是获得理想实验结果的保证，这些实验中的成功经验需要细胞生物学的理论支持，而实验的成功又可以加深对理论的理解。因此，在讲授理论的同时辅以实验原理、实验过程的讲解以及实验结果的预测和展示，给学生以直观的认识，通过实验学习理论，加强对理论知识的理解和应用。

3 将科研实验引入实践教学中

无论是《医学细胞生物学》还是《医学遗传学》都是建立在实验基础上的一门科学，在教学过程中实验课的设置是必需的，实验课程的设置可以及时将所学的理论知识通过实验课加以强化，更好地理解理论知识，能将理论知识与实践结合起来。如何最大化地将现代科研活动中的常用实验技术及时纳入课程教学中，也是值得思考的问题。在承担国家自然科学基金课题“骨髓在肝纤维化组织重构中的作用及古方一贯煎的影响（30772758）”时，作者做了骨髓移植实验，即将雄性小鼠的骨髓取出，经尾静脉注射移植入经Co60照射的雌性小鼠体内，经过4－8周的稳定后提取各脏器如肝脏、脾脏等的DNA经聚合酶链反应技术（Polymerase Chain Reaction，PCR）观察雄性染色体上的性别决定基因SRY（sex region Y chromosome，SRY ）在雌性小鼠体内的表达情况以判断是否移植成功，在此过程中掌握了两个实验技术：小鼠骨髓细胞的分离、提取方法和DNA提取PCR鉴定。随即将这两种方法应用于《医学遗传学》的实验课教学中。小鼠骨髓细胞的分离、提取方法用于遗传学上微核的检测，微核（micronucleus，简称MCN），也叫卫星核，是染色体畸变在间期细胞中的一种表现形式，往往是各种理化因子如辐射、化学药剂作用于分裂细胞而产生的。该方法常用于快速检测化学毒物或物理因素诱导产生的染色体畸变。理论上微核可以出现在多种细胞中，但嗜多色红细胞为骨髓细胞中一类主核刚被排出的幼稚红细胞，在它完成最后一次有丝分裂后几小时将其主核排出，而由染色体片断形成的微核则保留在细胞中，因此一般观察计数嗜多色红细胞中的微核。DNA是遗传信息的载体，也是遗传学研究中的常用材料，而DNA提取、鉴定以及体外扩增技术是研究遗传的基本技术，对于学习遗传学的学生是非常必要的。将科研中掌握的技术直接纳入实验课教学中不仅使学生在学习中掌握了一些常用的科学研究技术，同时也解决了因教学经费不足等导致的不能及时更新教学实验等具体困难。

4 科学反哺教学的思考

无论是《医学细胞生物学》还是《医学遗传学》都是建立在实验科学基础上的生命学科，其教学和科研应是密不可分的有机整体。教学如果没有科研的支持，仅仅传授书本知识，很难把握学科发展的前沿和方向，尤其在科研活动飞速发展的今天，教材知识内容往往滞后于学科的发展；另一方面，科研活动中如果没有理论的支撑，很难对实验中出现的各种问题进行有效的分析解决，会导致实验研究的效率甚至质量下降，因此无论是科研反哺教学、还是教学反哺科研都是大学教学过程中持之以恒、密不可分、至始至终的环节。

［1］张弘钧，宗士增，庄 众.高水平科研试验平台反哺教学的探索与实践［J］.现代教育科学·高教研究，2015（1）：106－109.

［2］Karim Si－Tayeb，Fallon K.Noto，Masato Nagaoka，et al.Highly Efficient Generation of Human Hepatocyte——like Cells from Induced Pluripotent Stem Cells［J］.Hepatology，2010，51（1）：297－305.