深圳大学医学院在《医学遗传学》教学中开展综合性实验的实践与经验

摘 要 ：《医学遗传学》是医学院校临床医学本科教学中的主干课程之一,是遗传学知识在医学中的应用.分子生物学实验技术在《医学遗传学》的实验教学和科研中占据重要地位.深圳大学医学院在实验教学中开展了分子遗传诊断综合实验,初步建立起了一个新型的实验课程结构,取得了良好的教学效果.

关 键 词 ：医学遗传学；实验教学；分子遗传诊断；设计

中图分类号：G642.41?摇 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）16-0246-03

作为全国最年轻的一所医学院校,深圳大学医学院的教育宗旨是培养高端、精英、超前、精湛的专业医疗卫生人才.自建院以来,深圳大学医学院在临床医学专业本科教学方法改革上进行了多种有意义的尝试,比如采用器官系统融合式的课程体系、开展以问题为中心的PBL教学、《组织学与胚胎学》等部分专业必修课实施全英教学等,教学效果不断提高.《医学遗传学》是医学院校临床医学本科教学中的主干课程之一,是遗传学知识在医学中的应用.它主要研究疾病产生的遗传机制、遗传方式及其诊治和预防的策略与措施.由于现代遗传学的迅速发展,遗传学已渗透到医学的各领域和分支学科.因此,作为生命科学的基础学科和前沿学科,《医学遗传学》在基础医学和临床医学中占据重要的地位,是医学院校学生学习的重要部分.为适应现代教育发展的需要,本教研室亦对《医学遗传学》实验教学体系进行了优化和改革.分子生物学实验技术在《医学遗传学》的实验教学和科研中占据重要地位.然而,由于受到教学课时及实验条件的影响,当前本科《医学遗传学》实验多停留在人类染色体标本的制备及核型分析、基因组DNA提取等.这种较为初级且相互独立、缺乏系统性的教学内容使学生处于一种被动的学习状态,缺少主动思考,枯燥单一的显微镜观察容易使学生失去学习的热情和兴趣,无法跟上医学遗传学的发展步伐.因此,如何提高学生的学习热情、引导学生理解并融会贯通各个知识点,成为多数遗传学教师关心的问题.充实实验教学内容,增加综合性实验是实验教学改革的重要环节.综合性实验的开展,有利于培养学生的动手能力和协作精神,提高学生的学习热情及自身的综合素质和创新能力.为适应我国医学高等教育改革,培养精英型高素质医学人才奠定基础.鉴于此,本教研室在实验教学中开展了分子遗传诊断综合实验,初步建立起了一个新型的实验课程结构,取得了良好的效果,希望可以在此和各位同行共同分享和切磋.

一、综合性实验内容的设计及组织形式

实验教学是理论教学的辅助,为了配合医学遗传学理论课的教学,巩固和加深学生对理论知识的理解和掌握,我们以广东地区高发病β-地中海贫血为例,设计了针对β-珠蛋白IVS-II-654突变位点的遗传疾病诊断综合实验,实验内容包括如下方面.

1.β-地中海贫血患者及正常人类基因组DNA提取纯化.我们在深圳市南山区人民医院血液科的帮助下获得β-地中海贫血患者的外周血,以学生自己的外周血为对照,利用非离子去污剂破裂血中红细胞和白细胞的细胞膜,释出血红蛋白及细胞核,通过离心获得白细胞的细胞核,加入核裂解液破坏核膜,并使DNA从核蛋白中解离,再经异丙醇沉淀即可获得基因组DNA.

2.β-珠蛋白基因第二个内含子（包含β-珠蛋白IVS-II-654突变位点）片段的聚合酶链反应（PCR）.教师利用课余时间向学生演示如何从美国国立生物技术信息中心（NCBI）的基因库genebank中检索人类基因序列,讲解PCR引物的设计原则,利用引物设计软件设计并优化包含β-珠蛋白IVS-II-654突变位点的β-珠蛋白基因第二个内含子特异性扩增引物.课堂中学生以上堂课中提取并纯化的患者与正常人基因组DNA为模板,利用优化设计的寡核苷酸引物、DNA聚合酶、dNTP及合适的缓冲液系统组成反应液,在PCR仪上进行扩增.扩增产物经琼脂糖凝胶电泳,在DNA marker的对照下判断扩增产物的分子量及特异性.

3.PCR产物的回收纯化.PCR产物经琼脂糖凝胶电泳后在紫外灯下观察是否获得清晰特异的电泳条带,切下含有DNA部分的凝胶,称量计算后将胶块溶于适量的融化液,经纯化柱过滤、洗脱后得到较为纯净的PCR产物.

4.通过测序检测突变位点.经纯化的PCR扩增产物由生物技术公司测序,学生通过NCBI网站中的BLAST方法对比测序结果并找出突变位点.

二、综合性实验的教学效果

1.激发学生的学习热情.兴趣是最好的老师.选取接近生活、实用性强、有代表性的实验内容是课程开设成功的首要条件.遗传疾病诊断综合实验以实际病例及学生自身DNA样本为研究对象,通过学生自主设计并优化的PCR引物,扩增包含突变位点的DN段,使学生将自己现实生活中的例子及自己的健康与DNA的结构与功能联系起来,使理论知识融人生活,变枯燥为兴趣,促进了学生的参与意识,激发了学生学习的,从而容易将知识牢固掌握.

2.锻炼学生的实验技能,提高学生的综合素质.医学遗传学是一门理论与实践紧密结合的学科,其相关实验技术在临床诊断中应用十分广泛.因此,在医学遗传学教学当中设置系统的综合实验,通过教师对实验原理的详细讲解、示教规范的操作,让每个学生都亲手操作,有利于学生理解课堂中所学的理论知识并培养和提升学生的实验技能.通过遗传疾病诊断综合实验学生不仅对遗传突变的致病机理有了更深刻的理解,并且实践了微量加样器、高速离心机、紫外成像系统、PCR仪等先进的分子生物学实验设备,进而帮助学生掌握微量操作的技能并建立分子污染的观念.综合性实验要求学生动手操作,主动思考,分析解决问题.在实验中,学生以3人为一组,每人都有充分的动手机会,学生积极性明显提高,课前能够主动查阅资料,积极请教教师,初步养成了主动思考,分析总结的科研素质,达到综合学习的目的,使学生的综合素质得以提高.

3.学生意见反馈情况.综合性实验在实践中活跃了课堂气氛,学生学习的专注度和学习兴趣明显上涨,主动提问和参与讨论增多.实验课结束后,对学生进行调查,显示80%的学生对综合性实验教学方法与效果满意,认为综合性实验对理论课内容理解有帮助及对实验操作能力有帮助的学生分别占77%和87%.此结果显示：学生对开展综合性实验反映良好,新的实验课程初步取得了较好的效果. 三、开展综合性实验教学的体会

1.开展综合性实验对教师提出了更高的要求.教师应转变传统观念,确立以学生为中心、以教师为主导,让学生自主研学,促进学生自我实现的新型教学理念.综合性实验要求教师能对学生的实验过程、实验质量和实验结果做出及时、客观和公正的评价.因此教师必须不断提升自身的理论知识,积累丰富的实践经验,通过组织参与实验教学的教师学习和研究先进的教育教学理论,利用现代化信息技术手段收集国内外教育教学改革的文献资料,提高教师的专业素质.在开展综合性实验过程中,难免有学生由于各种失误造成实验失败,指导教师除了能引导和启发学生解决实验中出现的问题外,还能做到及时了解学生的心理状况、解决思想问题,鼓励学生充满信心、迎难而上.

2.综合性实验的开展尚有不足之处,有待于进一步改进.遗传疾病诊断综合实验得到了学生的好评,取得了较为理想的效果,但在授课过程中仍存在不足之处.在“PCR”实验中我们发现,由于微量操作技术要求较高,学生初次接触会出现耗时较长,操作不准确,常出现试剂挂壁残留.尤其是加Taq酶时,每个反应管只需0.5ul,而所用微量加样器的最小量程为1ul时,学生便手足无措,没有建立起先配制母液再分装的意识.凝胶电泳时,由于头把持不稳会出现扩增样品外溢或扎破凝胶的现象,影响电泳结果.这些现象在一定程度上影响了学生对实验结果的观察和分析.那么,如何让学生尽快掌握仪器设备的使用方法、学会实验操作过程中的一些技巧,让学生在轻松、自由的空间中最大限度地获得知识,仍需教师进一步探索.

综上所述,充实《医学遗传学》实验教学内容,积极开展综合性实验,有利于医学遗传学教学质量和教学效果的提高,有利于教师自身素质和教学科研能力的提高,有利于高层次新型医学人才的培养.