专业数据库在药学课程教育中的应用

王启 萨如拉 刘广达

【摘要】随着计算机和互联网技术的发展，数据库在药学领域的应用越来越重要。文章对一系列与药学专业相关的主流数据库进行了综述，介绍这些数据库目前在药学教育中可以起到的作用，并对今后数据库在药学教育中的作用进行了展望。

【关键词】数据库 药学教育 互联网

【中图分类号】G642.0 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）05-0236-02

随着计算机技术的不断发展，基于互联网的数据库在内容和功能上均有了较快的发展。数据库除了在科研方面起到重要作用以外，在教学方面也日益成为一项重要的工具。传统的数据库主要具有文献检索功能，随着文献检索型数据库规模扩大，跨专业趋势明显，使用已经较为简便和普及，一些大型的文献数据库已为广大师生所熟知。而一些以具体数据和信息为主要检索对象的数据库则向着更专业的方向发展，不断增加专业信息的存储量，并提供与专业相关的计算与分析功能，在药学科研和教学领域起到重要的作用。药学人才培养可定位为研究型人才、应用型人才和服务型人才[1]。药学专业的学习跨越化学、生物学和医学三大领域，所涉及的知识面宽，在学习中所需掌握的知识点多，特定的机理也较为复杂。在药学院的课程中利用专业数据库对特定的知识点进行讲解，将有助于学生加深对课本知识的理解，增加学生对知识掌握的深度。在药学教育中加入对药学相关数据库的学习，将有助于培养学生自己动手解决具体问题的能力、自我学习能力和创新能力。

一、药学相关数据库及其在药学教育中的应用

1.有机化学类相关数据库

在学习有机化学中立体化学相关知识时，一些概念比较抽象，仅通过二维的图像不容易使学生理解。ChemBioFnder 数据库[2]和PubChem数据库[3]是常用的化学数据库，这两个数据库均提供以化学式检索的功能。可检索到化学药品的2D 结构式和3D模型。化合物的3D模型可以帮助学生更好的理解立体化学中的相关概念。数据库提供了大量的化合物的相关信息，这使得学生可以在书中的例子外，检索感兴趣的化合物，分析实践中遇到的问题。ChemBioFnder 数据库还提供化学专业软件ChemOffice 系列工具包的链接，其中的ChemDraw可以帮助教师绘制化合物的标准结构图，Chem3D还可绘制化合物的3D图形，有助于课堂讲解。PubChem数据库还提供化合物的生物活性，生物检定法等信息，对化合物相关实验有较为详细的描述，并列出引用文献，有助于学生了解该化合物较全面的信息。

2.生物化学与分子生物学相关数据库

生物化学中代谢途径是重要的知识点，代谢途径之间的联系十分复杂，在课本中仅对主要的代谢途径进行介绍，并不能掌握分支途径之间的联系和代谢途径的全貌。KEGG数据库[4]是一个大型综合数据库，主要内容包括系统信息、基因信息、化学信息和健康信息。KEEG数据库中最独特的数据模块是分子网络，对细胞和组织的系统功能、分子间相互作用、反应和关系网络以关系图的方式进行展现。它的图形界面十分便于分析和解读。通过对该数据库的学习，可以加深学生对代谢途径的认识，拓展主要代谢途径以外其它代谢途径的学习，更有助于提高学生对整个生物系统复杂性的认识。

基因是生物化学和分子生物学中的重要概念。GenBank数据库[5]、EMBL核酸库[6]和DDBJ数据库[7]是国际上著名的三大核酸序列数据库。通过对这些数据库的学习可以加深对基因概念的认识。学生可以通过检索获得特定基因的序列，在实验课程中设计特定引物通过聚合酶链式反应（PCR）的方法检测相应的基因序列。通过检索人类基因组，细菌基因组等数据，可以使学生在整体上对基因组的概念有更好的认识。蛋白质也是生物化学中的一个重要的知识点。蛋白质序列数据库有SWISS-PROT[8]、PIR-PSD[9]和PDB[10]等。在讲解相关知识点时，可以查询蛋白质数据库，将蛋白质结构以图片形式在课堂直观地展现，有助于学生对蛋白质作用位点的认识。如有教师通过检索PDB数据库，查找卡托普利与人血管紧张素转化酶的晶体复合物，通过相关专业软件将其转换成图片格式，再对作用方式加以讲解说明，相关知识点就变得直观，而且易于理解[11]。在生物化学领域有一些较新的概念，课本中对于其功能的描述仅限于前期的研究，但由于是研究热点问题，新的作用机理也在不断被发现，有必要对这种知识点进行跟踪。如MicroRNAs（miRNAs）是在真核生物中发现的一类内源性的具有调控功能的非编码RNA，最近的研究表明miRNA参与各种各样的调节途径，包括发育、病毒防御、造血过程、器官形成、细胞增殖和凋亡等。由于其重要的作用，在生物化学课程中也是一个较为重要的知识点。miRBase数据库[12]作为目前最权威和完整的miRNA数据库，已经收录了一百余个物种中超过10000个miRNA记录。这对学生深入了解miRNA的概念，跟蹤最新的miRNA研究提供了帮助。病毒的结构是分子生物学中与药学专业结合较紧密的知识点。VIPR数据库[13]可以检索病毒的基因组、免疫表位和3D蛋白结构，并提供核酸序列对比，系统发育关系分析等功能。这些数据有助于学生深入理解病毒的结构，对比不同病毒的结构差异。

3.药理学与药物毒理学相关数据库

药理学研究药物与机体（含病原体）相互作用规律及其原理。药理学课程对主要药物类别的药理作用，不良反应等内容进行学习。药品的作用机理十分复杂，具体药品有着自己的药理学特性。在授课中使用专业数据库查询某种具体药物的药理学特性，并进行讲解，可以使学生更深入地了解药理学特性的复杂性。Drug Information 数据库[14]可提供全面的药品药理学特性，包括药物的概述、不良反应、剂量、药品与其它药品同时使用时可能产生的不良作用等方面内容。该数据库对药理特性的记录十分详细，可以达到数万字，这样可以使学生更深入地了解药物的作用机理及应注意的事项，有助于帮助学生拓展对药理学的学习。具有相似功能的数据库还有RxList[15]数据库，RxList数据库是美国的一个处方药物查寻网址，该数据库对具体药物有详细的介绍，在医院药师面对快速更新的新药市场时，该网站由于更新速度快，成为广泛使用的处方药物查询手册。DrugBank数据库[16]可以检索多种药物的靶点，这个功能在研发新药上有着重要的作用，也有助于学生们对药理学的学习。

TOXNET数据库[17]，内容涵盖药物及其它化合物毒性数据，包括药物及化学药品的生物化学、药理学、生理学和毒理学作用等，是一个综合数据库，它包含HSDB、CCRIS、GENETOX、IRIS、ITER、LactMed等数据库。各数据库分别存储不同的毒性数据，如毒理学、危险评价数据、基因毒理学和致癌性数据等。使用TOXNET数据库中的HSDB数据库检索药物，结果包括药物概述、对人体健康影响、急救医疗、动物毒性研究、代谢和药代动力学等方面详细的介绍。TOXNET数据库中的LactMed数据库包含超过450种药品在母乳、婴儿血液中的水平，服用药物后母乳喂养婴儿的潜在影响等信息。对该数据库的学习不仅可以帮助药物毒理学知识的学习，也可以帮助学生了解药品使用的在各个方面需要注意的问题。TOXNET数据库也包括对非药物化合物的危害描述，掌握TOXNET数据库的检索功能，有利于提高学生在实验及日后的工作中使用特定化合物的安全性。

4.药物化学相关数据库

REAXYS数据库[18]的Synthesis Plans 功能为化合物的合成提供了更多的操作路线，为研究创新提供了有效途径。从检索结果到决策辅助，从多步反应研究、反向合成分析到合成路线设计，均可实现无缝对接。REAXYS数据库依据化学家的思考和工作方式而设计，其特色和功能代表了当前化学文摘型数据库在网络环境下的发展趋势，对化学文摘型数据库以及整个科技文献信息工作均有很好的借鉴意义[19]。REAXYS数据库下还专门设有“教育与研究”栏目，阐述REAXYS数据库在教育中的作用。强调在教学中使用REAXYS数据库可以培养让学生迅速找到所需信息的能力。并提供帮助教师在教学中使用REAXYS数据库的示例下载，教师可以根据示例在课堂中讲解REAXYS数据库的使用。REAXYS数据库还具有询问功能，可以以询问的方式进行检索，从而可以大大提高对特定问题的检索效率。ZINC 数据库[20]是一个可以进行虚拟筛选的免费三维数据库，ZINC具有强大的针对专业需求的检索方式，ZINC 数据库的检索结果是与输入结构相类似的一系列化合物。这对于药物的虚拟筛选及药物设计很有帮助。前文述及的KEGG数据库在药物化学研究中也有重要作用。目前KEGG数据库着重发展的疾病代谢网络有助于研究疾病致病机理以及药物作用靶点。因此，KEGG 数据库在生物合成以及药物设计方面将会得到越来越广泛的应用。对药物化学数据库的掌握，可以增强学生对药物合成流程的理解，提高学生整合信息及文献的能力，也有助于培养学生的科研能力和独立解决问题的能力。

5.药事管理相关数据库

药事管理主要是对药品进行监督，要了解药品各方面的信息。多个数据库可以查询药品的相关信息。如国家食品药品监督管理总局数据库[21]是我国最权威的药品数据库，提供国产药品和进口药品的基本信息，还可以检索GMP认证、基本药物生产企业入网目录、中药保护品种信息和药物注册相关专利信息公开公示等药事管理所涉及的信息。药智网医药数据库[22]可查到国内外药品标准全文以及标准红外光谱图，药品说明书，药材标准信息等较为全面的信息。国家人口与健康科学数据共享平台-药学数据中心[23]专门设置药事管理子目录，其中包含药品行政保护数据库、国产药品数据库、药品商品名通用名称数据库、OTC说明书数据库、国家基本药物数据库、药品广告管理数据库、进口药品数据库和新药研发政策库。通过对药事管理相关数据库的使用，可以使学生掌握获得所需药品信息的方法，也可以学习更多的药事管理相关政策。

二、数据库在药学教育中作用的展望

随着数据库技术的不断发展，使用专业数据库辅助教学将变得越来越普遍，成为教学中的重要工具。由于教材各版本具有一定的更新周期，一些最新的信息往往难以出现在课本中。而目前数据库的更新速度不断加快。一些科研论文一旦发表，其中的代谢途径、信号通路等信息将会快速收录到数据库中，结合数据库中的信息学习课本知识，将提高学生跟踪和掌握最新知识的能力。数据库技术的发展，也会对学生的课外自学产生较大的帮助，如上文述及的REAXYS数据库目前就具有以提问的方式进行检索的功能，随着技术的进一步发展，数据库将在回答更专业的具体问题上变得更加强大，成为课堂授课重要的补充。数据库中数据信息的更新来自于全球科技工作者的科研成果，欧美等发达国家的教师在药学教育中也会选择知名的专业数据库来辅助教学，通过使用相同的专业数据库，将有助于我国药学教育与世界接轨。药学专业相关软件与数据库的结合，也将对药学教育产生重要的影响，如美国Model Science公司的Model Chemlab软件[24]可以在电脑上模拟化学实验，并对化学实验过程中产生的错误进行分析，可以预见，此类软件结合数据库功能，将成为药学实验教育中重要的辅助工具，可以在有限的時间内极大地增加学生对不同实验的操作，也可以在教学中避免一些毒性较大的实验。

数据库技术正处在快速地发展中，药学专业相关的数据库功能也将越来越强大，在药学领域也将会起到越来越重要的作用。药学专业的教师和学生需要对本专业相关数据库的更新保持关注，以便更有效地解决学习和实践中所遇到的问题。目前，许多互联网数据库已经具有了云计算功能。而随着云计算功能的进一步发展，某些数据库尤其是生物信息学数据库的数据分析能力将得到极大的拓展。不断更新和细化的生物信息学数据库在研究疾病的发生、早期诊断和预防等方面都将起到越来越重要的作用。将来数据库很有可能将不仅起到检索作用，更有可能成为药学专业中不可或缺的工具。如在临床药学服务中收集病人信息并制定监测计划，这就需要将病人的基本信息，药物信息及实验室化验结果输入数据库[25]进行分析，随着数据库技术的发展，这种分析将由单一数据库分析向跨数据库分析发展。云计算技术的发展将带动跨数据库分析快速发展，极大地提高上述数据分析的速度和精确度。从而更准确地监控患者对药物的反应。随着移动设备功能的进一步拓展，移动设备也可以快速访问大型互联网数据库中的数据，成为改善医疗服务的重要工具，为药师和患者提供帮助[26]。数据库知识将在药学教育中起到越来越重要的作用。只有在药学教学中推动对药学相关数据库的学习，才能赶上越来越快的技术发展，提高学生的学习效率和综合素质。

参考文献：

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[3]http：//pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/search/

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[8]http：// www.expasy.org/sprot/

[9]http：// http：//pir.georgetown.edu/

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[11]張磊，王强. PDB数据库在药物化学课程中的应用[J]. 化学教育， 2014 （18）： 45-47.

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[20]http：//zinc.docking.org/

[21]http：// app1.sfda.gov.cn/

[22]http：//db.yaozh.com

[23]http：// pharm.ncmi.cn

[24]http：//www.modelscience.com/

[25]胡晋红，蔡溱，孙华君.药学服务与全程化药学服务[J]. 药学服务与研究， 2008， 8（3）：161-165.

[26]Richard C A， Hastings J F， Bryant J E. Pharmacy students preference for using mobile devices in a clinical setting for practice-related tasks[J]. American Journal of Pharmaceutical Education， 2015， 79（2） article 22：1-8.