临床医学专业生物化学与分子生物学实验课和转化医学理念的创新结合

摘要:目的:转化医学的迅猛发展加速临床医学和基础医学之间紧密沟通,这给临床医学专业学生的生物化学与分子生物学教学带来了问题与挑战,也提供了新的发展空间。方法:结合临床医学专业学生专业特点,在生物化学与分子生物学实验课中创新地融入转化医学理念和内容。结果:使生物化学与分子生物学实验课更贴近临床医学应用的同时,促进了他们的操作能力和科研思维能力。结论:开辟基础医学实验课与转化医学理念结合的新途径。

关键词:临床医学专业学生;生物化学与分子生物学实验课;转化医学

中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2015)30-0064-02

随着医学的发展,基础医学与临床医学之间的关注焦点与研究方法差距越来越大,沟通和交流却逐渐减少,最终产生了二者之间的鸿沟,被称之为“基础医学与临床医学之间的死亡谷”[1]。转化医学(translational medicine)又称为转化研究(translational research)。1992年,Choi[2]在《Science》上发表的论文中首次提出了“bench to bedside”的概念;1996年,Geraghty[3]在《Lancet》上发表文章首次应用“translational medicine”一词;2003年,Zerhouni[4]在《Science》上发表的文章“Medicine. The NIH Roadmap”中提出了转化医学的概念,其核心内容是将医学生物学基础研究成果迅速、有效地转化为可在临床实际中应用的理论、技术、方法和药物,在实验室与病房(bench to bedside)之间架起相互沟通的桥梁。不论是基础医学还是临床医学课程,实验教学都是临床医学专业学生教学中的重要环节,只有通过实际的操作和操作中获得的对理论知识的二次习得,才能使临床医学专业学生对复杂抽象的理论知识理解得更加透彻,在实验课中学生的基础医学技能操作也得到很好的锻炼。生物化学与分子生物学是临床医学专业学生所学习的一门重要的基础医学课程,它连接着基础医学和临床医学。在生物化学与分子生物学实验教学中创新性地结合转化医学理念和内容,使学生在掌握生物化学与分子生物学基础知识,培养科学思维能力的同时,兼具有转化医学理念和思维模式的复合型人才的培养,这是生物化学与分子生物学实验教学的一项创新,并影响了实验课内容、方式和教学方法的选择。

一、生物化学与分子生物学的学科特点

生物化学与分子生物学是生命科学的基础,是在分子水平探讨生命的本质,主要包括研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节,以基因信息传递为中心的现代分子生物学知识。生物化学与分子生物学的主要内容决定了其知识点纷繁复杂,使得学生学习起来枯燥吃力,因此在理论或实验教学过程中,应建立“病例引导型教学”[5](Case Based Study,CBS),从具体临床疾病现象做引入使学生先有具体模像,然后对疾病相关的生化和分子生物学机理进行分析和讲解,这样“由表及里”地引导教学过程能让学生有层次地学习和理解生化与分子生物学知识,课堂中营造出的“病例-机理”氛围也能使医学生感受到生物化学与分子生物学在临床中的重要性。生物化学与分子生物学又是生命科学领域的前沿学科,新理论、技术层出不穷,具有很强的更新及前瞻性。与日新月异的发展前沿不同,教学所采用的教科书的更新和修订速度较慢,因此不论在理论或实验教学中,教师都应主动在教学过程中添加前沿新发现和技术,这样不仅能引起学生学习的积极性,更能拓宽学生的知识面和对基础知识的理解和掌握。生物化学与分子生物学已渗透到基础医学和临床医学的各个领域,对于医学生来说学好生物化学与分子生物学十分必要,可为后续基础与专业课程的学习奠定基础。

二、生物化学与分子生物学与转化医学的联系

医学生物化学与分子生物学是基础医学与临床医学的桥梁。作为基因组学与蛋白质组学时代发展产物的转化医学,其研究内容的中心环节之一是生物标志物的研究,涉及到分子标志物的鉴定和作用;基于分子分型的个体化用药治疗,疾病治疗反应和预后的评估与预测[6]。转化医学的主要任务是架起基础科研工作者跟临床医师的桥梁。它的出现使得基础科学重视临床医学中遇到的现象和问题,并根据现象追根溯源寻找机理原因,并能将研究出的机理成果运用到临床问题中,解决临床医学现实中遇到的困难。并在“现象-机理-运用”这一过程中形成及时反馈,使临床研究者修改观察指标或侧重点,同时也相应地使基础研究者修改研究方向,为临床服务,最终使患者受益。其两者都是桥梁学科,与多学科密切联系,特别是与临床知识密切相关。这就要求医学生物化学与分子生物学工作者教学与研究必须以转化医学的理念为指导,从而适应转化型医学人才培养的要求。

三、生物化学与分子生物学实验课与转化医学理念的创新结合

1.引入病例引导型实验内容。在实验教学中,建立“病例引导型教学”(CBS)内容。用具体临床疾病做实验背景,并阐述疾病相关的生化和分子生物学原理,然后对验证此原理所采用的实验技术进行讲解和操作示范,学生即可开始实验操作并完成报告和教师布置的相应思考题。例如,我们使用医院生化化验单的幻灯片来引入血糖这一生化指标,讲述血糖的生化和临床诊断意义,并以糖尿病为病例讲解血糖超标后对身体的影响,在进行背景铺垫后开始讲解葡萄糖氧化酶测定血糖的原理及方法,最后让学生对事先准备好的不同血糖浓度的血浆样本进行检测,获得结果后进行分析:所测样本血糖是否在正常;如果不在正常值范围内,是偏低还是偏高,分别可能的原因是什么。经过这次实验,学生不仅学习了检测血糖原理的实验技术,并对血糖的生化知识和临床运用有了很好的结合学习。

2.引入个性化用药治疗的系统实验内容。转化医学将分子标志物、分子分型的个体化用药治疗及疾病治疗与预后的评估与预测作为最主要的研究内容。在实验中充分融入转化医学科研成果,开展一系列以科研成果如个体化用药治疗为主的内容新颖、应用性强的专业前沿研究性实验,能够极大地调动和培养学生的专业学习兴趣,使学生对目前科学研究领域的热点与关键问题有初步的了解,较好地实现科研与教学的相互转换,相互促进。我们在实验课中创新设置了“限制性片段长度多态性检测人乙醛脱氢酶2(ALDH2)基因多态性”实验。首先为学生讲解整个实验背景:硝酸甘油作为治疗心绞痛的基本药物之一广泛用于临床。研究发现硝酸甘油的舒血管作用通过释放一氧化氮(NO)所介导[7]。乙醛脱氢酶2(ALDH2)具有硝酸酯酶活性,对硝酸甘油转化产生NO起了关键作用[8],而ALDH2基因中Glu504Lys位点的多态性会影响ALDH2硝酸酯酶活性,用药指导建议,ALDH2 504Lys等位基因携带患者慎用硝酸甘油[9],所以这一基因多态性位点具有指导临床硝酸甘油的合理用药的重要意义。然后为学生讲解人脱氧核糖核酸(DNA)的提取、聚合酶链式反应(PCR)、限制性内切酶酶切反应和琼脂糖凝胶电泳检测这些关键技术的原理和方法。使得学生对实验背景、目的和所采用技术的原理及操作都能有统一清晰的认识。具体实验流程为指导学生从自己的口腔黏膜细胞中提取自己的DNA,经过PCR特异性地扩增ALDH2基因中含Glu504Lys片段,再经过酶切反应和电泳检测即可获得自己的Glu504Lys位点基因型。通过这一系列综合开放性的实验,以学生自身遗传多态性为背景,将临床个性化用药检测与经典的分子生物学实验结合,不仅极大地激发了学生对实验的关注和投入,训练了实验操作能力,还加强了他们转化医学思维的培养,

3.实验教材的采编。实验教材是实验课程的重点。本教研室认真研究国内外优秀教材,借鉴其经验,同时结合本学院学生的临床需求,精心编写自己的教材,建设与生物化学与分子生物学基础课程配套的实验系列教材。同时也精心挑选合适的转化医学内容穿插入实验教学过程中。

随着日新月异的生化和分子生物学进展,我们也对前沿进展和发现保持持续关注,将更新的内容及时修改、添加到实验教材中。

以上仅是我们作为生物化学与分子生物学教师在转化医学大背景下,在教学改革方面的一些探索的心得及体会,随着转化医学的发展,其内容必将会更新和扩大,作为基础医学教师要敏锐地跟上发展脚步,积极寻找转化医学与生化、分子生物学的结合点,才能为国家培养出基础扎实、科研思维清晰的有用医学之才。

参考文献:

[1]赵玉沛.转化医学本土路线图[J].中国医院院长,2011,(11):92.

[2]Choi DW. Bench to bedside:the glutamate connection[J].Science,1992,258(5080):241-243

[3]Geraghty J. Adenomatous polyposis coli and translational medicine[J].Lancet,1996,348(9025):422.

[4]Zerhouni E. Medicine. The NIH Roadmap[J].Science,2003,302(5642):63-72.

[5]贾舒婷,张继虹.针对临床医学专业的病例引导型生物化学教学方法实践体会[J].教育教学论坛,2014,(1):67,8.

[6]闫华.医学科教新任务——促进转化医学[J].中华医学科研管理杂志,2010,(23):225-228.

[7] Marsh N,Marsh A.A short history of nitroglycerin and nitric oxide in pharmacology and physiology[J].Clin Exp Pharmacol Physiol,2000,(27):313-319.

[8]Chen Z,Zhang J.Identification of the enzymatic mechanism of nitroglycerin bioactivation[J].Proc Natl Acad Sci USA,2002,(99):8306-8311.

[9]Li Y,Zhang D,Jin W.Mitochondrial aldehyde dehydrogenase-2( ALDH2) Glu504Lys polymorphism contributes to the variation in efficacy of sublingual nitroglycerin[J].J Clin Ivest,2006,116(2):506-510.