医学硕士研究生实验动物学课程教学改革*

张仕斌，孔德营

（遵义医学院：1.实验动物中心；2.生理学教研室，贵州遵义563000）

·管理科学·

医学硕士研究生实验动物学课程教学改革*

张仕斌1，孔德营2△

（遵义医学院：1.实验动物中心；2.生理学教研室，贵州遵义563000）

【提要】为适应医学硕士研究生科研素质和实验能力的培养要求，对其选修课实验动物学课程的教学进行改革实践。以研究生课题研究中对于实验动物学的知识需求为导向，将实验动物学的教学内容分为实验动物基础知识、无菌动物及其应用、常用实验动物介绍、实验动物及其生物安全防护、人类疾病动物模型、免疫缺陷动物及其应用、实验动物遗传工程、动物实验基本操作技术和方法、实验动物福利9个部分。授课方式以专题讲座的形式进行，综合采用讲授式、讨论式、启发式、演示法、案例分析法等多种教学方法，力求促进研究生科研能力和创新能力的培养，取得了良好的效果。

动物实验；教育，医学，研究生；教学改革

实验动物学内容极为丰富，是一门理论与实际结合密切的学科［1］。长期以来，本校实验动物中心基础设施落后，不能生产质量标准化的实验动物，不能开展规范化的动物实验，致使研究生实验动物学课程教学不能做到有的放矢，其教学内容比较空泛，教学模式比较单一。随着本校新校区标准化实验动物中心建成并投入使用，研究生开展课题研究及动物实验条件的改善，实验动物学课程原有的教学内容及教学模式已不能适应研究生教学的需要。为此，本校以研究生课题研究中对于实验动物学的知识需求为导向，并借鉴其他学校教学实践经验［2-3］，将实验动物学课程原有的教学内容及教学模式进行了改革。本校将教学内容分为实验动物基础知识、无菌动物及其应用、常用实验动物介绍、实验动物及其生物安全防护、人类疾病动物模型、免疫缺陷动物及其应用、实验动物遗传工程、动物实验基本操作技术和方法、实验动物福利9个专题，综合采用讲授式、讨论式、启发式、演示法、案例分析法等多种教学方法，力求促进研究生科研能力和创新能力的培养。

1　实验动物基础知识

实验动物是医学研究重要的基础和支撑条件，与设备、信息和试剂共同构成医学研究领域进行实验研究所需的4大基本要素［4］。由于现代科学技术的发展，许多高、精、尖的仪器设备和高纯度的试剂都已商业化生产，及时可靠的情报信息也十分容易获取。而实验动物由于其特殊的生命属性，要达到标准化的质量要求却并不容易。因此，实验动物已成为影响整个实验研究质量和水平的首要制约性因素。

实验动物是指经人工培育，对其携带的微生物实行控制，遗传背景明确或来源清楚，用于科学研究、教学、生物制品或药品鉴定及其他科学实验的动物。按照实验动物的概念，人们通过对实验动物的遗传特性进行控制，采用特殊的育种和保种技术，培育出满足不同研究目的需要的近交系动物、封闭群动物、突变系动物、杂交一代动物及转基因动物、基因敲除动物、克隆动物等；同时，采用微生物学质量控制，实验动物被分为普通级动物、清洁级动物、无特定病原体动物和无菌动物（包含悉生动物）4个等级。本部分内容紧紧围绕实验动物的概念及实验动物的分类，采用讲授式为主的教学方式对影响实验动物质量的因素及其可能对实验结果产生的影响进行介绍，采用启发式和问答式教学方法对不同类别实验动物的应用特点进行讲解。通过本部分内容的学习，使学生掌握实验动物相关的基本概念，熟悉和了解不同类别实验动物的应用特点，使学生树立使用质量合格的标准化实验动物进行规范化动物实验的意识，为其今后开展高水平课题研究打下基础。

2　无菌动物及其应用

无菌动物，顾名思义，指不可检出一切生命体的实验动物，是微生物学质量等级最高的实验动物。无菌动物来源于剖宫产或无菌卵的孵化，饲育于隔离系统。由于无菌动物是人工培育的一种特化的实验动物，其动物机体中排除了各种微生物的干扰，从而在生物医学研究特别是在微生态学研究中具有独特的应用价值。事实上，无菌动物的研究兴起于20世纪40～70年代，人们相继培育出大鼠、小鼠、豚鼠、兔等多种无菌动物，但由于在当时没有具体的实际应用价值而一度中断研究达30年之久。直到2004年，无菌斑马鱼再度被培育出来。此后，无菌动物才逐渐成为微生态学、免疫学、异种移植等研究领域重要的动物模型和工具。本部分内容主要采用讲授式方法向学生介绍无菌动物相关的概念、无菌动物研究的发展历程及现状；采用图片演示法和讨论式的方法讲解无菌动物的生理特点及培育过程；采用文献导入法介绍无菌动物应用于微生态学研究的最新进展及最新研究技术，采用启发式的方法引导学生思考如何将无菌动物应用于各自学科专业领域的研究。通过本部分内容的学习，使学生了解无菌动物在现代医学研究中的特殊应用价值及其研究现状和发展趋势，引导学生将学习内容与本专业学科课题研究相联系，培养其科研思维。

3　常用实验动物介绍

对即将开展动物实验工作的研究生来说，了解常用实验动物的生物学特性和解剖生理特点，是做好动物实验的前提。只有充分了解了实验动物的特点和特性，才可以在实际实验工作中，科学地选择实验动物，合理地应用实验动物，正确地分析实验结果，得出准确、可靠的结论。一般来说，动物所处的进化阶段愈高，其功能、结构、生理特性、疾病特点和实验反应也愈接近人类，如猩猩、猕猴、狒狒等非人灵长类动物是最类似于人类的。它们是胚胎学、病理学、解剖学、生理学、免疫学、牙科学和放射医学研究的理想动物。但实际中，非人灵长类动物属稀有动物，来源很少，又需特殊饲养，培育难度很大。另一方面，也并非只有非人灵长类动物与人具有相似性。许多哺乳类实验动物在某些功能、代谢、结构及疾病特点方面也与人类近似。从实验动物的发展和实际应用来看，小鼠由于体型小，繁殖能力强，生命周期短，且饲养管理方便，易于实验操作和观察而成为应用最广泛的实验动物。其次，大鼠、豚鼠、兔、犬、小型猪等实验动物也在许多研究领域的应用中发挥着重要的作用。此外，由于特殊的生物学特性和应用价值，被实验动物化的动物还有地鼠、沙鼠、猫、鸡、树鼩、旱獭、高原鼠兔、斑马鱼等。本部分内容主要通过讲授式的方法结合多媒体图片向学生介绍常用实验动物主要的生物学特性及其在医学研究中的应用情况，为其今后选择合适的实验动物开展课题研究提供思路。

4　实验动物及其生物安全防护

实验动物是生物安全防治的重要研究工具，但实验动物也可能成为破坏生物安全的载体。根据最近苏格兰爱丁堡大学的研究人员马克、伍尔豪斯报道，目前有1 407种病原体，能使人受到感染，其中包括病毒、细菌、寄生虫、原生动物及真菌。在这些病原体中，有58%来自动物。动物实验室是一个独特的工作环境，可能造成室内或周围人员感染传染病的危险。在微生物学发展史中有大量实验室内感染传染病的报道，如1941年，在美国有74人被实验室相关性布鲁氏杆菌感染（Meyer Eddie报告）［5］；1949年美国发表了一篇实验室相关性感染调查报告（Sulkin Pike）总结了222例病毒性感染，其中至少有1/3的病例感染与患病动物和病理组织处理方式有关［6］；2004年4月，中国疾病预防控制所实验室2名工作职员因实验违规操作受到了SARS感染［7］。这些案例不胜枚举，给实验动物从业人员的生物安全意识敲响了警钟。因此，对于即将开展动物实验的研究生，了解生物安全的相关知识非常必要。本部分内容根据多媒体提供的图片和设置引导性问题并通过讨论的形式向学生介绍：生物安全基本知识，实验动物与生物安全的关系，实验室生物安全防护的主要内容和措施。通过本部分内容学习，加深学生对实验动物与生物安全关系的认识，强化学生疫病感染控制的观念，熟知传染病暴发时卫生部门对感染控制的步骤和方法及一般性生物安全防护处置措施。

5　人类疾病动物模型

人类疾病动物模型是指各种医学科学研究中建立的具有人类疾病表现的动物实验对象和相关材料。应用动物模型是现代医学认识生命科学客观规律的基本实验方法和手段。人类疾病动物模型主要用于实验生理学、实验病理学和实验治疗学（包括新药筛选）研究。人类疾病的发展十分复杂，以人本身作为实验对象来深入探讨疾病发生机制，推动医药学的发展来之缓慢，临床积累的经验不仅在时间和空间上都存在局限性，而且许多实验在道义上和方法上也受到限制。而通过对动物模型的间接研究，可以有意识地改变那些在自然条件下不可能或不易排除的因素，可以更准确地观察实验结果并与人类疾病进行比较研究，有助于更方便、更有效地认识人类疾病的发生、发展规律，研究防治措施。本部分主要讲授的内容包括动物模型特点及其生物学意义、人类疾病动物模型的分类、人类疾病动物模型的设计原则及注意事项、常见动物模型的复制方法。

6　免疫缺陷动物及其应用

免疫缺陷动物是指由于先天性遗传突变或用人工方法造成一种或多种免疫系统组成成分缺陷的动物。1962年，苏格兰医生Issacson等首先发现无胸腺裸小鼠［8］。1969年，丹麦学者Rygaard首次成功地将人类恶性肿瘤移植于裸小鼠体内，在裸小鼠体内肿瘤存活并生长，开创了免疫缺陷动物研究和应用的新局面［9］。从此，免疫缺陷动物逐渐广泛应用于医学生物学研究，成为肿瘤学、免疫学、细胞生物学和遗传学研究等的重要模型动物，受到越来越密切的关注。目前，世界各国相继培育出一系列免疫缺陷动物，从啮齿类扩展到犬等大型哺乳类动物；从单一的T淋巴细胞免疫缺陷到几种免疫细胞联合缺陷，如T和自然杀伤（NK）细胞，T和B细胞及T、B和NK细胞联合免疫缺陷动物；从自发突变的先天性免疫缺陷到后天获得性免疫缺陷。本部分首先通过引入“人耳鼠”图片对相关事件和人物进行介绍，激发学生对应用免疫缺陷动物进行免疫学、组织工程学研究的兴趣，同时引导学生对科研学术道德的思考。本部分着重介绍的内容还包括：T淋巴细胞功能缺陷的裸小鼠和裸大鼠、B淋巴细胞功能缺陷的性连锁免疫缺陷小鼠（CBA/N）、NK细胞功能缺陷的Beige小鼠及T、B细胞联合免疫缺陷的重症联合免疫缺陷（SCID）小鼠和Motheaten小鼠等先天性免疫缺陷动物及其应用；人工培养和制备免疫缺陷动物的方法。

7　实验动物遗传工程

实验动物遗传工程技术是当前生物科学研究中最令人振奋、最有效的手段之一。人类及各种动物发生的许多疾病都与基因相关，各种动物之间，特别是人类与其他哺乳动物间虽然在外观上千差万别，但由于进化上的保守性，其内在的基因组成、功能和组织、器官结构间高度相似。将外源性序列片段导入动物体内为分析复杂的生物学过程与系统提供了十分有用的方法，为复杂人类疾病的分析提供了强有力的工具。随着实验动物遗传工程技术的高速发展，遗传工程动物模型呈现“爆炸性”增加的趋势。不少发达国家开展了系统的“基因剔除”计划：如欧盟委员会的EuCOMM，美国国立卫生研究院KOMP和加拿大基因组委员会的Nor-COMM。目前，全球各地已建立了多个遗传工程小鼠资源库，如美国的Jackson实验室，欧洲的突变小鼠资源库（EMMA），日本的生物资源中心（RIKEN）及我国的国家遗传工程小鼠资源库（NRCMM）。众多的遗传工程动物模型已经被广泛地应用于医学研究、药物开发及其他关系国计民生的领域中。遗传工程动物模型的制备主要采用转基因技术和基因打靶技术。自1982年第1只转有生长激素基因的转基因鼠问世以来，经过30多年的研究，转基因技术及基因打靶技术取得了突飞猛进的发展，特别是自2013年CRISPR-Cas9系统及其基因编辑新技术的出现，使得遗传修饰动物的制备更加简便和高效，且耗时短、成本低。本部分内容主要结合主讲教师在动物转基因及基因敲除方面的实际科研工作及国际前沿进展，采用图片和影像资料对相应的实验动物遗传工程技术及其应用进行介绍，使学生了解实验动物遗传工程技术的原理、方法及其应用价值，培养学生应用遗传工程动物在本学科开展课题研究的科研思路。

8　动物实验基本操作技术和方法

动物实验就是以实验动物为受试对象，在设计的条件下，采用各种实验方法观察、记录动物的反应过程或反应结果，以探讨或检验生命科学中未知因素的专门活动。随着科学的发展，动物实验已成为医学科学研究和教学必不可少的重要手段，通过对动物的实验、观察和分析，可以探索临床医学、基础医学、预防医学等未知和已知的难题，最终为生命科学的发展，为人类的生存和健康服务。动物实验这一研究形式的出现，从一开始就与生命现象的探索紧密相关。在人类与疾病抗争的过程中，包括探索疾病的发生机制、寻求治疗方法、研究与评价药物的有效性和安全性时，往往要依赖于各种的动物实验。可以说，生物医学的每一次重大发展与进步，都离不开动物实验。动物实验方法是多种多样的，在医学的各个学科领域内都有其不同的应用，但有一些基本的实验方法则是共同性的。本部分内容主要通过图片和影像资料演示动物实验的基本操作方法，包括健康动物的识别、选择、抓取、固定、麻醉、动物分组、编号、脱毛、给药、采血、急救、处死、尸检等，同时通过引入案例对动物实验过程中的注意事项、安全防护及论文撰写部分实验动物描述进行详细的讲解。

9　实验动物福利

作为生命科学研究的载体，作为人类“替难者”的实验动物在生命科学发展中的地位及其发挥的重要作用具有不可替代性。“实验动物福利”就是在利用实验动物与动物福利之间取得平衡，在兼顾科学问题探索和在可能的基础上最大限度地满足实验动物维持生命、维持健康和提高舒适程度的需求。实验动物福利的基本内容包括以下。（1）为实验动物提供合适的生活环境条件：相应等级的实验动物饲养应在相应级别的环境设施内，给实验动物提供符合其基本天性的生活条件与活动空间；（2）照顾实验动物的“内心感受”：动物的实验、处死等操作的场所应与动物生活的场所隔离，不应在非实验的动物面前开展动物实验或处死动物；（3）人道的实验技术：在动物实验中尽量采用减少（Reduction）、替代（Replacement）、优化（Refinement）的“3R”原则。做好实验动物的福利，不仅体现了对待实验动物的人道主义，同时直接影响着动物实验结果的准确性。无法想象在一个福利很差的条件下能够保证动物实验结果的可靠性。事实上，目前在我国国内有许多科研人员及实验动物从业人员在实际工作中往往忽视实验动物的福利。这引起我国实验动物工作者和各级领导的高度重视，必需认真研究西方国家的动物保护组织和动物保护运动，以期在有关实验动物福利的立法和监督管理方面与国际接轨。本部分主要向学生介绍实验动物福利的概念、内容和基本要求，使学生理解实验动物福利的必要性，掌握动物实验操作中实验动物福利的具体内容和要求。

长期以来，本校实验动物中心缺乏使用质量合格的标准化的实验动物进行规范化动物实验的条件，使得研究生实验动物学课程的教学内容空泛而无的放矢，不能满足研究生实验能力和科研素质的培养要求。为适应现代医学发展的需要，本校建设了标准化的实验动物中心。以此为契机，为满足研究生对于开展课题研究的知识需求，研究生实验动物学选修课程进行了教学改革。在教学内容上，本校以“轻理论、重应用”为原则将原有的实验动物的培育体系和方法、实验动物质量检测、实验动物环境与设施、实验动物饲养管理等内容减去或简化；增加了实验动物及其生物安全防护的内容；着重将无菌动物及其应用、实验动物遗传工程及实验动物福利单独列为专题结合主讲教师科研工作实际充实了讲解的内容。教学实施过程中，作者收集整理了大量图片和影像资料，总体上提高了课件PPT的信息量和质量。教学方式上，作者综合采用了讲授式、讨论式、启发式、演示法、案例分析法等多种教学方法。从教学的实际效果来看，学生普遍对学习内容较感兴趣，经常和教师交流相关问题。总体来看，此次教学实践取得了很好的效果，作者还将进一步对授课情况进行总结讨论，对讲义进行补充修改和完善，力争将下一次的教学工作做到更好。

［1］魏泓.医学实验动物学［M］.成都：四川科学技术出版社，1998：224-226. ［2］刘宇，商海涛，唐欢.实验动物学网络教学改革初探［J］.黑龙江教育，高教研究与评估，2011（10）：41-43.

［3］商海涛，王勇，牛荣，等.研究生医学实验动物学课程的教学改革实践［J］.西北医学教育，2008，16（2）：254-260.

［4］邵义祥.医学实验动物学教程［M］.南京∶东南大学出版社，2003：112-125.

［5］Meyer KF，Eddie B.Laboratory infectionsdue tobrucella［J］.JInfectDis， 1941，68（1）：24-32.

［6］Sulkin SE，Pike RM.Viral infections contracted in the laboratory［J］.N Engl JMed，1949，241（5）：205-213.

［7］赵小剑，朱晓超.SARS病毒泄漏调查［J］.财经，2004（10）：24-26.

［8］皇甫在，章谷生.裸鼠概况及其在免疫学研究中的应用［J］.现代免疫学，1983（4）：44-45.

［9］Rygaard J.Immunobiology of themousemutant"Nude".Preliminary investigations［J］.Acta PatholMicrobiol Scand，1969，77（4）：761-762.

10.3969/j.issn.1009-5519.2016.08.053

C

1009-5519（2016）08-1251-04

遵义医学院博士启动资金支持项目（F658）。

△，E-mail：vsysongyer@126.com。

（2015-12-24）