分子生物学教学改革与诊断技术应用
分子生物学教学改革与诊断技术应用 一、遗传物质DNA的发现、结构解析及测序技术的发展 受限于当时的科学技术发展水平及人类的认知水平，分 子生物学的发展经历了漫长的时代。1859年达尔文出版《物 种起源》，提出了举世闻名的“自然选择”学说，成为了生 物学发展的里程碑。但生物为什么能将性状遗传给下一代， 如俗语说的“龙生龙、凤生凤、老鼠生来会打洞”，并没有 得到阐明。随后，奥地利修道士孟德尔在观察了2.1万株不 同性状的豌豆后，提出了遗传法则，瑞士生物学家弗雷德里 希・米歇尔于1869年分离出了核酸，在其他科学家的努力下 逐渐发现了染色体及其成对现象、观察到了细胞分裂过程中 染色体的排布方式，并提出染色体携带遗传信息。1911年， 遗传学家摩尔根提出了基因学说，阐明了基因在染色体上的 分布，提出亲本将遗传信息传递给子代的过程中染色体重组 形成独特新个体的理论。之后，科学家发现传递遗传信息的 物质为DNA，研究了DNA的化学成分和基本结构，并发现DNA 中四种碱基（鸟嘌呤：G、腺嘌呤：A、胸腺嘧啶：T、胞嘧 啶：C）的含量比例是一定的。英国生物物理学家罗莎琳德・ 富兰克林在1951年拍摄到了核酸X射线衍射照片，在此基础 上，1953年，美国科学家詹姆斯・沃森和弗朗西斯・克里克 提出了DNA的双螺旋结构，该论文发表在《Nature》杂志上。1977年，科学家弗雷德里克・桑格、沃尔特・吉尔伯特等发 明了DNA测序技术，开启了分子生物学发展的新篇章。二、分子生物学相关技术的临床应用 随着分子生物学的发展，对于生物大分子的检测技术也 在不断的更新，针对核酸的检测技术包括：Southernblot、 Northernblot、荧光原位杂交 （fluorescenceinsituhybridization，简称FISH）技术， 定性聚合酶链式反应（PolymeraseChainReaction，简称PCR）、 实时荧光定量PCR、一代测序技术及二代测序技术等；
针对 蛋白质的检测技术包括：Westernblot、酶联免疫吸附测定 （EnzymeLinkedImmunosorbentAssay，简称ELISA）等。而 精准医学及个体化治疗时代的到来，使得分子生物学的很多 技术已经被越来越广泛的应用到医学的临床诊断，如孕妇唐 氏筛查（21、18、13-三体综合征）、病毒感染分型及载量 检测、肿瘤放化疗耐性基因检测、靶向药物基因检测、代谢 综合征临床用药指导等。现代测序技术日臻完善，成本逐年 降低，2014年6月30号，国家食品药品监督管理总局审查通 过了二代测序技术（测序仪及检测试剂盒）用于胎儿染色体 非整倍体（T21、T18、T13）检测。2015年6月8日，国家发 展和改革委员会（简称发改委）发布了《新兴产业重大工程 包》通知，新型健康技术惠民成为六大工程之一。首先，以 遗传性耳聋和唐氏综合征等遗传性疾病基因筛查为重点，推 进基因检测技术在遗传性疾病、肿瘤、心脑血管疾病和感染 性疾病等重大疾病防治上的应用，促进健康惠民[1]。其次， 快速推进基因检测技术在遗传性疾病大规模筛查上的应用，探索基因检测技术在个人基因组检测、基因身份证等新领域 的产业化应用[1]。分子生物学技术成为了临床医学诊断、 用药的支撑体系，伴随着个体化治疗理念的逐渐深入，需要 大量的相关检测技术人才。但是传统的分子生物学教学并没 有把相关的理论及技术体系与医学的实际应用有机的结合 起来，造成了人才培养与实际需求的脱节，一方面生物学专 业的本科毕业生面临着找工作困难的窘境，另一方面医学及 相关检测机构需要大量的检测技术人员，但普通的生物学专 业本科生达不到相关的要求。随着毕业生就业压力的增加， 很多新生刚入学就面临着就业的迷茫，不知道毕业以后能从 事什么样的工作，甚至很多有转专业的想法。因此，在进行 专业授课时，尤其是分子生物学的授课时，改变既定的教学 模式，适应社会发展的潮流就变得尤为重要了。
三、分子生物学课程讲授模式探索 分子生物学的内容抽象复杂、讲解困难，学生不易理解， 所以我们选用了RobertWeaver编著的《MolecularBiology》 作为分子生物学教材，该书语言流畅、内容丰富、科学性强， 通过实验及结果分析得出相应的结论，易于理解；
同时增加 了学生的学习兴趣，有利于培养学生的科学思维方式[2]。
在我从事分子生物学教学时，在开课之前进行了问卷调查， 结果显示，超过60%的学生列举不出分子生物学相关技术的 实际应用，更不了解其在医学领域的应用。课余时间跟学生 交流时发现：很多学生对这门课没有清楚的认识，只是为了考试而学习，学生呈现出的问题是不知道学完分子生物学能 做什么？将来能从事什么行业？针对学生的困惑，我改变了 既定的教学模式，利用第一、二节课对分子生物学的技术体 系及发展趋势进行概述，并且与实际的应用尤其是在医学上 的应用进行了结合，解读了相关的法规、政策文件，使得学 生对分子生物学有一个概括性的认识，增加学生学习的积极 性。在讲到相关的分子生物学技术时，会对该技术的现实应 用或最新前沿动态进行延伸，增加学生学习的信心。对于复 杂的技术体系或理论体系，采取制作直观、生动的幻灯进行 讲解，易于学生理解和掌握。同时鼓励学生课前预习，课后 查阅相关资料，加深印象；
并组织学生进行相关资料汇总、 交流，在课堂上进行分组讨论，不仅增加了学生的学习兴趣， 而且加深了认识。通过灵活的、理论联系实际的教学方式， 学生对分子生物学的学习兴趣十分浓厚，积极性非常高，达 到了预期的效果。但是在教学过程中也出现了一些问题，如 分子生物学实验课与理论课的脱节，实验课提前完成，与理 论学习没有同步进行，削弱了学生对相关实验的认识及理解。
在讲到相关技术原理时，问答过程显示，大部分同学并不能 把相关原理与所做实验进行有机的联系，没有起到加深认知 的作用。建议在以后的教学过程中，理论讲授与实验操作紧 密配合，便于学生理解。
四、分子生物学教学改革的一些建议 结合分子诊断技术的临床应用，对分子生物学的教学改革提出以下建议：（1）对于复杂的理论与技术体系，采用 多媒体教学与板书相结合的方式，易于学生理解掌握。（2） 掌握著名科学家研究过程中的一些典故，增加教学的故事性 及趣味性，提高学生学习的兴趣。（3）加强分子生物学相 关技术与实际应用的联系，增加学生学习的积极性。（4） 传递分子生物学技术在临床应用的相关政策、法规，增加学 生就业的信心。（5）相关技术的理论讲解与实验紧密结合， 增加学生的理解深度。（6）理论联系实际，带学生参观医 院的检测平台及医学检测机构的平台，使学生有更直观的认 识。（7）推荐学生到医院及医学检测机构实习，完成毕业 设计，不仅完成了毕业论文，而且使得学生提早接触社会， 提高适应社会的能力[3]。
五、展望 科学技术、社会经济飞速发展的今天，社会对人才的要 求和标准发生了很大的变化，要求高校对人才培养的目标也 要随之做出调整，这就要求对具体的课堂教学及考核方式提 出了新的要求[4,5]。随着分子生物学相关技术在临床的应 用以及相关法规、政策的出台，分子诊断技术相关检测人员 的需求会越来越多，如何应对新的发展形势，增加生物学专 业毕业生的就业渠道，增添就业信心就成为了相关领域教师 教学迫切需要考虑的问题，尤其是分子生物学教学。改变现 有教学模式，顺应就业发展需求，不仅要培养出科研战线的 研究型人才，更要培养出相关专业技术人才，扩展就业渠道，满足社会需求，促进社会健康发展。