细胞生物学技术范文1
关键词：医学细胞生物学;网络资源;医学教育
随着中国特色社会主义新时代的到来，国家应用型人才需求对医学类高校基础课程教学提出了新的要求[1]。以网络为基础的各种知识学习逐渐成为世界教学发展的一种趋势，基于此，新疆医科大学建立了课程中心网站。目前就以《医学细胞生物学》基于课程中心网站的教学方法和模式应用为例做以下分析：
一、采用学导式、启发式为主的教学法
《医学细胞生物学》作为医学教学中的一门基础桥梁课程针对大学一年级的医学生开设，经过中学生物学学习后积累了一定的生物学知识，为学生启用发散性思维和进一步思维创新奠定了基础，使医学生在未来遇到复杂现实问题时，能联系多学科知识，寻求对问题全新、独特性的解决方法，进而做出临床诊断[2]。多年以来，在《医学细胞生物学》教学方法探索的道路上教师们匍匐前进、推陈出新，从更新教学理念和教学模式入手，认真研究教学方法，从传统的知识型传授走向知识传授与探索相结合，从灌输式走向启发式和互动式教学，逐渐普及翻转课堂，课前10分钟活动以及细化到PBL教学模式。以上课生动、活跃的课堂气氛完成“精彩五十分钟讲堂”，课下能和学生沟通，能及时回答学生提问，到随时注意网络课程互动栏目动态，以便随时联系学生，及时回答学生问题，将教师对待专业的积极性传递给学生，能启发学生的积极性为教学目的。根据《医学细胞生物学》学科自身与临床疾病发病机制密切相关的特点，构建一种以实例为基础的新教学模式，如讲到溶酶体一章，联系在临床上矽肺病，它的临床运用，让学生学会思考问题并提出解决的方法，提高了学生的学习意识和理论结合实际的能力。除此之外，在医学细胞生物学教学中还持之以恒地开展校级和院级知识竞赛和绘图比赛、精讲、网络作业、网络师生交流平台、开放性实验等第二课堂也激发学生学习的积极性。
二、网络与视频资源的建立及使用
为了适应《医学细胞生物学》教学方法的不断改进及学生对网络资源的需求，为了发挥好“课程中心”网站服务教学、服务学生、提高教学质量的重要支撑作用，新疆医科大学自2012年起开始了“课程中心”网站建设以及完善工作，在这方面有了一定的成就。新疆医科大学“课程中心”建立了涉及22门医学专业，所有相关专业课程网站，所有课程网站浏览权限均是对外开放的，目前点击量近500万，自2012年起每个课程网站均在实时更新、随时完善。就本科生的《医学细胞生物学》网站而言2012年已建立，随后被评定为精品课程，目前点击量已达66944，目前“医学细胞生物学”课的网站全部已建立，网页具体内容包括以下10个方面；1.课程简介；课程总体简介和课程建设规划，这对学生深入了解这门课程十分重要，很好的回答了所有医学生会问的问题：为什么学医还要学细胞生物学，学生在这部分会了解到《医学细胞生物学》作为桥梁课程的地位，进而对课程的重视程度会有所提高。2.师资队伍；包含每个团队的全体教师信息一览表，课程负责人及主讲教师简介，教改科研项目，教改科研论文。这往往是浏览者十分重视的，自己的任课老师在这个梯队的位置，教学侧重的方向以及正在做什么样的教学研究都在此模块都是可了解的。3.理论教学；包括理论教学大纲、进度表、教案首页、教案续页、教学课件、章节总结、强化训练习题集相关网站推荐。此模块是对于学生理论知识帮助最大的部分，老师在备课过程中编纂的教学大纲，利于学生准确定位自己需要掌握、熟悉、了解的内容，进而在自己的学习过程中划分不同的时间做预习和复习。4.实验教学；包括实验教学大纲、教案首页、实验指导、教学课件、实验报告、实验视频。此模块主要帮助学生在实验操作前做预习工作，《医学细胞生物学》需要做动物实验，作为大一的学生而言标准操作是十分困难的，甚至在实验课中会出现恐惧心理，因而在此模块对于标准的实验操作流程做了介绍，动物实验的整个操作过程有高清视频提供，学生在做实验前可以仔细观看，记录要点，为自己的动物实验操作积累经验。5.双语教学;双语教学课件、视屏及参考书目录。6.留学生教学；提供留学生网站的超链接，提供了有关留学生教学的所有环节。7.教学录像；理论课讲课视频、理论课重点内容全程微课视频及实验课讲课视频。此模块是整个梯队成员花费精力最多的一部分，也是对学生可以起到直接帮助作用的一部分，在这里学生可以泛听课程，也可以根据自己掌握知识的程度不同选择性听课，课程全部对外开放。每次老师上课的课件在上课前2-3天会上传至此模块，学生可以在线浏览，对教师的上课内容可以提早了解，辅助学生做预习。8.第二课堂；口试、PBL教学、讲座、座谈会、知识竞赛、课前10分钟、精讲、绘图大赛、学科最新进展及学科前沿性等内容，包括相关的课件，照片及报道。9.教学资料；参考教材介绍、自编教材介绍，教研室自办主题系列讲座课件。10.互动栏目；论坛及答疑，学生提课程相关问题，老师负责解答；网络作业及网络考试环节。此模块是课程中心的独特之处，也是应用较为广泛的部分，这是师生交流互动部分，学生之间也可以通过论坛相互交流。教师可以在此模块直接给学生布置作业，学生做完后提交，教师批改完后发放成绩，学生在查看自己成绩时可以查看标准答案。学生的形成性评价在此模块可以完成，网络考试可谓是课程中心的一大亮点，教师通过终端为一个班级学生设置固定时间无纸化考试，学生在电脑或手机上限定时间范围内完成考试后提交，完成后教师统一发放成绩，实现了地点自由，形式多样的考试模式，可谓是一大突破。
三、课程中心网站的维护与更新
2016年1月——至今：完成“细胞器与疾病”主题课件7个，已上传至教学资料模块。2016年7月——至今：完成“医学细胞生物学”重点知识点微课视频9个，实验课课前讲述微课4个，已上传至教学录像模块。2016年6月——至今：上传课程相关其他网站及一些课程新动态供学生参考学习；上传网络资源共享课建设规划；更新全体教师个人简历。除了以上工作外，自2015年起，我们大力抓紧课程中心互动模块里的“网络作业”、“网络考试”环节。实现了每届本科班所有的学生做网络作业，老师在线批阅发放成绩，所有学生参加网络期中考试。这很大程度上提高了学生学习的热情和主动性，起到了很好的督促作用。我们相信通过这些努力最终一定能实现服务教学、服务学生的目标，为我校教学质量的提高做出有力的贡献。
四、课程中心网站带动的《医学细胞生物学》教学的新进展
新疆医科大学的定位是“同类院校全国先进、西北一流、周边国家有较大影响”的教学研究型大学，以培养医学专业人才为目标，尤其是为新疆培养汉族和少数民族医疗人才。细胞生物学教学目标是使学生既掌握本学科的发展简史和前沿领域，又掌握细胞生物学的基础知识、基本概念和基本理论，使学生受到基本实验技能训练，同时使学生学会学习，具有自我开拓可获得知识和利用信息的能力。《医学细胞生物学》是在显微水平、亚显微水平和分子水平三个层次上探讨细胞生命活动的学科，它是生物学很多分支学科和分子生物学的会合点，包括生物化学、组织胚胎学、生理学、免疫学，医学遗传学，互相促进。医学细胞生物学是在基础和临床之间的重要桥梁课程，因此本课程已经成为临床医学生本科生的主要必修课程。在现代水平上讲授细胞的结构和功能及细胞生命活动的规律，充分体现了教学内容的先进性。医学细胞生物学包括三方面的内容：一是细胞基本结构及其功能，如细胞基本知识，细胞膜的分子结构及功能，组成细胞内膜系统的各个细胞器的结构与功能、它们之间的相互关系，线粒体的结构与功能；细胞骨架，细胞核与染色体等；二是细胞重大生命活动现象及本质，如细胞信号转导、细胞增殖、细胞分化，细胞衰老及死亡，干细胞等；三是介绍细胞结构、功能与疾病之间的关系。细胞作为有机体结构与生命活动的基本单位，既是生命科学发展的生长点，又是生命科学发展的汇聚点，因此，医学细胞生物学教学在生命科学综合素质教育及实验技能综合培养等方面都具有重要作用。以细胞结构作为主线，将每一种结构都分解成结构和功能两个主要内容，并通过典型的细胞活动将两者联系起来，强调结构与功能的相互关系。细胞生物学是一门发展迅速的学科，因此，我们教学内容设置的立足点一直着重于内容的先进性。根据学科发展的现状，随时引入新的内容。使学生既掌握本学科的发展简史和前沿领域，又要掌握医学细胞生物学的基础知识、基本概念和基本理论，使学生受到基本科学思维训练，同时使学生学会学习，具有自我开拓可获得知识和利用信息的能力。为将来临床医学学习打基础。实践教学的设计思想：实验课是培养学生分析问题、解决问题的重要课程之一，对学生加强技能训练和提高综合素质至关重要。因此实验内容的设置不仅直接关系到人才的培养，也关系到教学资源的合理配置与有效利用。而细胞生物学也恰恰是一门实验性较强的学科，经典实验尽可能要让学生在实验中验证。课程中心网络资源的适时配置恰到好处的为实践教学提供了很好的辅助作用，在未来如果可以建立数字化虚拟仿真实验平台，那将会是实践教学乃至临床实践教学的飞跃。
参考文献
[1]厉英超，米琛，贾皑等.虚拟仿真教学平台在临床医学教学中的应用[J].临床医学研究与实践，2016，1(10):121-122.
[2]许瑞，袁芳，周勇等.医学细胞生物学PBL教学在医学教育中的应用新探讨[J].科技创新导报.2016，1:198-200
细胞生物学技术范文2
［关键词］细胞生物学；医学检验；实验教学；教学改革
细胞生物学作为当前生命科学领域中最活跃、最富有发展前景的学科之一，细胞生物学的研究方法、技术在医学基础科学研究中处于重要的地位[1]。南京医科大学医学检验技术专业在基础医学阶段开设了细胞生物学这门课程，侧重讲授了细胞生物学理论知识，然而在专业课学习阶段，很多学校并没有开设细胞生物学实验技术这门课程，大多数高校认为细胞生物学实验技术对于临床常规检验工作无直接关联，且开设这门课的硬件和软件要求都较高，对于本科阶段的学生没有开设的必要性。南京医科大学医学检验学系自2001年招收本科生以来，一直关注学生动手实践能力的训练，拓展学生的知识面和毕业后的就业广度。在此过程中，我们发现越来越多的学生对科学研究充满兴趣，本科毕业后进入科研机构、研究室以及升入硕士研究生阶段的学生比例逐年递增。细胞生物学实验技术是一门与生命科学密切相关的基础研究手段，因此，我们认为开设细胞生物学实验技术这门课很有必要，并且在专业发展的十几年里不断学习，总结经验得失，改革教学的内容与形式，使得课程设置更具有科学性，让学生在最精简的课时里获得最优化的教学效果。
一、改革经验
本学系自设置细胞生物学实验技术课程后，经过十几年的教学实践和探索，总结出以下几方面的教学经验：
（一）教学模式的改革，培养学生的科研思维。运用科研思维可以让学生更深入地了解科学，增加学习热情，明确发展方向，提高教学效率，让实验内容由验证型向研究创新型转变[2]。本学系实验室是“江苏省医学检验学实验教学示范中心”“中央与地方共建高校特色优势学科实验室”及“江苏省高等学校特色专业建设点”，不仅承担本科生的实验教学，还承担了硕士、博士研究生的科研培养。同时，本学系采用的是“系科合一”的模式，即医学检验系设在南京医科大学第一附属医院医学检验学部，检验专业主干课程的老师多来自临床检验一线医生和技术人员，师资力量雄厚。但是考虑到每年的本科生人数较多，而传统意义上的大课教学特别是实验教学无法兼顾到每个学生，不利于引导和挖掘在本学科上有特长的学生。因此，我们在教学模式上进行改革，将本科生教学和研究生教育结合起来，相互促进。具体做法：将本科生划分为每四人为一小组，让硕士研究生以教学助教的身份参与到实验课带教中，形成一个学习小组，指导本科生查阅细胞生物学技术方面的文献，指导学生实验操作，引导学生的科研思维。研究生在助教的过程中也得到了锻炼和成长，促进教学相长。
（二）以细胞培养技术为主体的实验课内容改革。细胞培养技术是细胞生物学研究的基础，因此我们将细胞培养技术作为细胞生物学实验技术实验课程的主要内容。我们在多年的教学过程中，根据学生的反馈以及相关学科的融合，不断改革与调整课程内容，形成了现在的实验教学课程体系。在此体系中，包含了细胞提取、培养、换液传代、冻存复苏、细胞融合和单抗制备技术，由浅入深展开，有助于学生以后在科学研究方向的发展。
（三）建立细胞生物学实验技术特色的考核评定模式。实验考试是考核学生掌握实验知识与技能的一种手段，是检查教师教学工作、了解教学成果、总结教学经验、改进教学方法的一个重要途径[3]。以往的实验教学考核主要根据最后一次的实验考试成绩及每次实验报告分数来评定，导致难以调动学生的学习积极性与主动性，并且一次考试的成绩存在偶然性，不利于考查学生对知识、动手操作技能的掌握程度。因此，我们采用“全程考核”的模式动态考核学生的学习成绩，这样的考核模式更全面客观，更具公平性。具体做法：将实验考核成绩分为三个部分，第一部分，以学习小组为单位，由研究生助教根据每位小组成员在每次课程学习过程中的表现打分，再结合每位成员的细胞生物学方面的文献汇报评分，最终评定一个分数；第二部分，分为实验理论知识答题和实验技能考核两个部分。以随机抽题的方式回答两个问题，老师根据学生的回答情况评分。同样以随机抽取的方式让学生抽取一个实验操作试题，老师根据学生实验操作的流程是否规范以及操作的手法是否流畅来评分，最终将这两个分数汇总评定为实验考试分；第三部分，学生平时表现分，包含考勤、课堂回答问题、动手操作情况及实验报告评分等。汇总这三部分的考核分即为学生的实验课成绩。通过多样式的考试模式，能较客观地反映学生的学习成效，调动了学生的自主学习兴趣，同时也丰富了教学形式，课程中充满了挑战和趣味性，学生对我们的课程反馈良好。
二、改革成效
我们在数年的教学过程中不断总结，在教学改革中取得了一定的成果。我们以细胞培养技术为切入点，让参加的学生参与导师的课题研究，这样的形式非常有助于我们发掘科研的好苗子，近年来我们有多名学生在本科阶段申请到学校《大学生创新实验》课题项目，发表SCI论文以及获得发明专利，取得了许多教学成果[4]。我们的本科学生经过训练，在研究生招生面试中更具竞争力，近年来保研、考研的人数逐年递增，导师们对学生评分很高。
三、改革方向
通过多年的努力，我们在课程教学改革中取得了一定的成果，未来我们将在以下几个方面推进教学改革。1.针对课程内容较单一现状，将进一步提高实验课时比例，而理论课课时的不足将通过引导学生上网课、微课以及开选修课的形式来补充。2.与学校医学模拟中心合作，尝试开展新型的虚拟实验的教学形式，便于我们开设那些现有实验室条件下无法开展的实验课程，丰富我们的教学形式和教学内容。3.通过调查发现，本专业细胞生物学实验技术这门课各高校开展情况不同，并且缺少统一的教材，我们希望推广这门课，并联合其他院校一起制定适合本专业的统一教材。
四、展望
细胞生物学技术这门课程是我们学系为了适应更高的社会需求，引导本科生继续深造，扩大就业方向，针对医学检验技术专业本科生开设的一门专业技术课程。如何提升学生独立思考能力和开创新思维，是新形势下人才培养的方向和目标。今后我们将不断探索，加大改革的步伐，提升学生的综合专业能力。
参考文献
［1］王骞若,孔令保,郭韫丽,等.细胞生物学课程研究性教学的实践研究［J］.教育教学论坛,2017(35):177-178.
［2］吴志奇,张洁心,谢而付,等.评价科研思维在医学检验技术本科生教育中提升学生创新能力的作用［J］.国际检验医学杂志,2018,39(10):1274-1276.
［3］王芳,潘世扬,黄珮珺,等.医学检验学实验考试改革的体会［J］.西北医学教育,2011,19(3):546-548.
细胞生物学技术范文3
【关键词】细胞生物学；课程设计；细胞原代培养；小鼠骨髓巨噬细胞；细胞分化；细胞吞噬
细胞培养是现代生物技术中最核心、最基础的技术，已成为医学院校学生未来从事临床或科研工作的必备技能之一[1-2]。目前，我系已在长学制临床专业及基础医学专业的细胞生物学实验课程中开设了“细胞培养”实验课程。通过该实验，学生学习、掌握了细胞培养技术的基本知识。但目前，实验课程中开展的细胞培养实验主要针对已建系细胞的传代培养，对原代细胞分离、培养技术培训相对不足。为了进一步提高医学生原代细胞培养技能，在充分考虑本科生的知识水平和实验操作能力、以及我校实验教学中心具备的实验教学条件后，我们设计了“小鼠骨髓巨噬细胞分离培养及细胞吞噬能力检测”综合性实验，于体外分离培养小鼠骨髓单核细胞，使用巨噬细胞集落刺激因子诱导单核细胞分化为巨噬细胞，并检测巨噬细胞的吞噬能力。通过本实验，希望可以使学生学习和掌握无菌操作技术；学习和掌握骨髓单核-巨噬细胞细胞原代培养的基本方法；了解细胞原代培养的一般方法与步骤；掌握细胞分化、细胞吞噬的基础知识。
1材料与方法
1.1实验动物与主要试剂
普通ICR雄性小鼠1只，4~6周龄；RPMI1640培养液（9mL）；PBS缓冲液（10mL）；青霉素/链霉素（5000U/mL，0.1mL）；胎牛血清（1mL）；巨噬细胞集落刺激因子（100μg/L）；乳胶珠（直径3μm，10μL）。
1.2仪器设备
超净工作台（泰斯特，CJ-2D）；37℃、体积分数5%CO2细胞培养箱（Thermo，HERAcell150i）；显微镜（Olympus，CKX41）。
1.3实验教学程序
本实验为综合性实验，共持续两周。其中，第一周实验内容为小鼠骨髓单核-巨噬细胞的分离及纯化；第二周实验内容为巨噬细胞吞噬能力的检测。将学生分为两人一组进行实验操作。具体教学程序设计如下：
1）每次课前安排学生预习任务。在课前要求学生复习并熟悉细胞培养基本知识及操作，了解巨噬细胞、细胞吞噬相关基础知识，从而进一步巩固学生相关理论知识，为实验课程的开展打下良好基础。同时，可适当安排预习作业，由教师指导学生查阅与本实验课程内容相关的文献，通过教师和学生的共同分析、讨论后明确巨噬细胞分离纯化、细胞吞噬能力检测的方法。
2）结合学生预习情况，教师将实验基本原理、实验目标、实验内容、时间安排等对学生做总体介绍。使学生明确不同实验阶段需进行哪些实验操作，达到哪些目标，取得哪些结果。为达到最佳教学效果，于第一周着重介绍原代细胞培养、巨噬细胞相关知识；第二周讲解细胞吞噬的检测方法。
3）小鼠骨髓巨噬细胞的提取、纯化及诱导分化。ICR小鼠经颈椎脱臼法处死后，分离双侧下肢骨，将骨髓用PBS缓冲液冲至15mL离心管中，1200r/min离心5分钟，弃上清，沉淀用PBS缓冲液洗两次，最终获取的骨髓细胞用含体积分数10%胎牛血清、体积分数1%青霉素/链霉素、100μL巨噬细胞集落刺激因子的RPMI1640培养液重悬，并按3×106个/皿接种于直径60mm的细胞培养皿中，置于细胞培养箱中培养，于培养第三天更换细胞培养液一次，第七天进行后续实验[3]。同时，将未加入巨噬细胞集落刺激因子培养的细胞作为对照组，比较诱导分化及未诱导分化的小鼠单核-巨噬细胞形态。
4）巨噬细胞吞噬实验。取第一周制备的小鼠骨髓原代巨噬细胞，于显微镜下观察细胞状态。每皿加入10μL乳胶珠，37℃孵育1小时，弃培养上清，使用4%多聚甲醛固定细胞，自来水洗去未吞噬的乳胶珠后，于显微镜下观测巨噬细胞对乳胶珠的吞噬，并通过细胞计数计算吞噬乳胶珠的细胞比例。
5）讨论与总结。全部实验结束后，要求学生撰写实验报告一份，并与教师进行讨论。要求内容详实，结果部分需包括原代细胞的形态及细胞吞噬能力检测相关结果。分析讨论中需根据实际情况记录在实验过程中遇到的问题及解决方法，以培养学生独立思考、发现问题、解决问题的能力。
2结果
2.1可获得的实验结果
小鼠原代骨髓单核-巨噬细胞贴壁生长，经巨噬细胞集落刺激因子诱导后，细胞呈梭型，并伸出大量伪足，符合巨噬细胞形态，表明小鼠骨髓单核细胞分化为巨噬细胞。同时，可见细胞内有大量被吞噬的乳胶珠，表明小鼠原代骨髓巨噬细胞具有吞噬能力，见（图1）。
2.2对学生能力的培养
通过本实验，学生将掌握小鼠原代骨髓单核-巨噬细胞的制备及纯化方法；掌握细胞吞噬的检测方法；加深对相关理论课程的理解；科研能力及综合素质得到有效提升。
3讨论
3.1开展本实验课程的必要性
如前文所述，细胞原代培养技术是现代生物学技术的重要组成部分，已成为医学生未来从事科研工作的必备技能。而目前的细胞生物学实验课程体系中，由于条件所限，对相关技能培养较少。而本实验的开展将对学生的科研能力、创新能力以及综合素质的培养具有重要作用。首先，通过本实验课程，既可提高学生的细胞培养技术水平，也对学生掌握相关理论课程知识具有良好的促进作用，调动学生参与科研工作的积极性。其次，本实验课程共为时两周，实验内容环环相扣，任何一个环节的失误都有可能导致实验的失败，因此可在本课程中培养学生在长期实验中的耐性和专注度、及严谨、认真、负责的科研精神。最后，在本实验课程的实施过程中，由教师指导学生查阅相关研究领域最新研究进展，并通过充分的讨论分析确认实验方案，通过这一过程，可培养学生查阅汇总文献信息、发现问题、解决问题的能力；并且，教师可在此过程中向学生适时介绍我国科学家在相关领域的重大发现，使学生们认识到人类在科技探索中所展现出的毅力与热情，更重要的是展现我国改革开放以来医学领域的巨大进步与变化，增强学生的民族自信心。本实验的开展也将帮助学生进一步加深相关理论知识的理解。巨噬细胞是机体免疫系统的重要成员之一，包括游离于血液中的单核-巨噬细胞以及定植于体腔和各种组织器官内的巨噬细胞。成体内的单核-巨噬细胞主要起源于造血干细胞，在骨髓中分化发育。最终，骨髓单核细胞在巨噬细胞集落刺激因子等多种生长因子的诱导下分化为成熟巨噬细胞。在体内，巨噬细胞主要通过吞噬、清除异物或衰老损伤的细胞以及分泌炎症因子，发挥呈递抗原、抗感染、抗肿瘤、免疫调节等重要的病生理功能。近年来，巨噬细胞在肿瘤、组织损伤及纤维化、代谢相关疾病、自身免疫病等多种疾病过程中的作用越来越受到人们的重视，已成为相关领域研究者的重要研究课题之一[4-7]。细胞吞噬是巨噬细胞重要的基本生理活动之一，巨噬细胞主要通过该过程发挥清除外源病原体、受损细胞和细胞碎片的作用。细胞吞噬即细胞内吞外源性颗粒物的过程，是受到精密调控的复杂细胞行为，该过程包括细胞对吞噬颗粒物的识别、细胞内信号的转导、细胞骨架重塑、细胞膜变形、溶酶体消化外源性颗粒物等。因此，在细胞生物学理论课教学过程中，在细胞膜、细胞骨架等多个章节的教学内容均会涉及细胞吞噬的相关知识。因此，本实验的开展也将为学生今后的科研工作打下坚实理论基础。
3.2可行性分析
我系与我校实验教学中心相配合，已在多年的教学工作中成功开展了细胞培养实验[8]，有扎实的前期工作基础，在实验条件上无困难。同时，参与本实验的教师均受过良好的细胞生物学、分子生物学教育及训练，具有扎实、丰富的相关理论知识和实验技能，在多年的教学工作中积累了大量的经验，可以圆满完成本实验的教学工作。
细胞生物学技术范文4
关键词：免疫学；综合实验；教学改革
免疫学是现代生物医学领域的新兴前沿学科和支柱学科，免疫学课程是生物医学相关专业学生必修的一门专业基础课程，免疫学技术更是广泛应用于临床医学、重大疾病诊断及预防、肿瘤治疗及生物制药领域。但由于免疫学知识繁杂，免疫学技术发展日新月异，传统的示教式实验已无法让学生接触和掌握最新的免疫学相关技术［1］。目前的免疫学实验教学缺少创新性、探索性，重视实验技术的学习，与实际科研脱节，缺乏开放性和研究性实验，教学方式和内容都较陈旧。基于此，本文针对免疫学的综合实验教学模式改革进行了初步探索。
1原免疫学实验教学存在的问题
1．1实验内容分配不合理
原免疫学实验大纲中，基础性实验技术训练较多，研究型综合实验较少。基础性实验项目必不可缺，但其缺乏趣味性及创新性，无法激发学生的积极主动性，难以满足培养生物医学创新性人才的需要。而综合型实验所需课时长，涉及实验技术更为广泛、实验环节更为紧凑，能提高学生的操作水平以及独立分析和解决问题的能力［2］。
1．2实验教学管理模式固定
传统的示教式教学要求在规定时间、地点开设实验课程，实验设备更新慢、套数少，且实验学生人数较多，导致个人操作时间少［3］；实验课前准备多为实验教辅人员完成，正式上课时学生只需按照实验步骤操作即可，导致学生对实验课程的原理和设计思路一知半解［4］；加上实验经费的限制，实验教学多为基础性和验证性的内容，许多前沿性、研究型实验无法开展，影响了学生实验技能的掌握和科研水平的提高。
2免疫学综合实验教学模式及其培养目标
免疫学综合实验课程可应用于生物技术、临床医学等专业，它涵盖了免疫学、分子生物学、生物化学及细胞生物学的基本实验技术，同时也能接触到前沿的免疫学技术进展。综合实验教学均为创新性和设计性实验，在教学过程中不仅可以巩固抗原工程、抗体工程、疫苗工程、免疫技术的原理及应用、高级免疫学等课程理论知识，培养免疫学、分子生物学、生物化学及细胞生物学的基本操作技能，而且可以训练学生独立思考、分析解决问题的能力，提升学生的创新意识和实践能力，培养出能在生物医学相关领域从事科研工作或技术性工作的专门人才和高端后备人才，满足新时期对高素质医学人才的需求。
3免疫学综合实验教学改革的实施
3．1依托成熟的科研平台，建立免疫学综合实验新模式
原免疫学实验长期存在实验材料匮乏、实验仪器数量不足等限制因素，因此，教学中多采用验证性实验教学，教学模式固定，学生操作时间较少。而科研院所有着更开放的实验室管理制度、更先进的实验仪器、更充足的科研经费。以科研院所为依托，解决了经费短缺、实验仪器老旧的问题，可让学生在设计课题、实验探索、完成报告等各个环节，受到更全面的训练，接触最新的科研进展，避免了理论与实践无法衔接的问题。免疫学综合实验的改革依托苏州大学生物医学研究院。该研究院是一所以研究免疫学基本问题和免疫相关疾病的医学科学研究院，培养了大量免疫学专业硕、博研究生，有着成熟的科研平台和管理制度。科研平台的优良资源参与本科实验教学，解决了实验教学资源匮乏的问题，也提高了精密仪器的使用率，优化了高校实验教学资源结构，促成教学资源的共享。同时，由具有丰富教学经验的一线科研人员设计选题、带教，使学生在夯实理论知识和实验技术的同时，接触到更多前沿进展和最新技术，训练学生系统的科研思维，培养学生的独立思考和创新能力。
3．2改革实验教学方法，调动学生自主性
免疫学综合实验开设在本科三年级，学生已学习了基础生物学实验以及免疫学基础知识。所有的实验均为创新性和设计性的综合实验，实验将以学生分小组进入不同课题组完成课题的形式来展开。同时增加了实验课时，保证了学生进入科研实验室进行课题研究的时间需要，极大地增加了学生实践的机会。通过这种新的实验课教学方式，让学生接触到最新的免疫学相关分子、细胞实验技术、动物实验技术等，让学生在设计课题、实验探索、完成报告等各个环节，受到更全面的训练。在实验教学过程中，教师能直观地观察到实验进展情况并提供针对性的指导，启发学生发现问题和解决问题，进行下一步实验的设计，训练了学生的科研思维。经改革的免疫学综合实验主要有以下内容。①实验室安全培训及实验室基本仪器培训。该课程需要学生进入各个实验室进行学习，科研平台的实验室有其特殊性，如公用仪器较多、平台管理有一定规范等。因此，先进行实验室相关的整体学习，让学生对所在的实验室环境有所了解。另外，还将学习基本仪器的实际操作，掌握实验仪器的工作原理及使用，为正式实验奠定基础。②综合实验改革的设计与实施。学生将进行分组，进入生物医学研究院的各科研实验室进行实验学习。实验教学改革有以下两部分：一是完善实验内容。实验内容需结合免疫学的理论知识进行设计，框架大致为以下三点：一是免疫相关分子和细胞的制备。要求学生掌握一种或几种免疫相关分子和细胞的制备技术，包括：细胞及分子的分离方法、细胞因子的克隆表达、单克隆抗体和多克隆抗体的制备及纯化技术等；二是免疫分子和细胞的功能检测。要求其掌握一种或几种重要免疫分子或细胞的功能检测方法，包括：细胞因子活性检测、抗体效价检测、固有免疫细胞活性检测、淋巴细胞的活化增殖检测等；三是与各课题组研究方向相关的实验设计。各课题组结合自身的科研项目，设计相关小课题，让本科生参与其中。二是延长实验课时。免疫学综合实验总课时设置了126学时，每周安排连续的7课时，共18周。综合实验是相对完整和连续的实验，充足的实验课时是完成实验教学的保障，使学生能深入了解科研全过程。③考核方式。在实验过程中引导学生完成完整、详实的实验记录，同时根据实验室的项目选题，独立完成实验方案的设计及实验操作，对实验数据进行科学分析，获得创新性结果，完成实验论文。在课程考核时，主要考核实验设计方案的合理性、实验操作的参与度、实验操作的正确性以及实验论文的完成情况。考核成绩将根据学生的实验设计、实验参与度、操作与结果的正确性、实验论文书写的认真与规范程度来进行打分。
3．3树立本科生的科研意识，培养与实践接轨的专业人才
免疫学综合实验课程让本科生有机会进入科研平台，参与一个更为完整及系统的课题项目。从验证性实验到综合性实验，从简单的细胞分离到其功能或活性的检测，从固有免疫到适应性免疫应答，从免疫学基础理论的验证到其在实践中的应用，与免疫学理论知识相辅相成［5］。在进行实验教学的同时，深化了学生对免疫学基本理论的理解和掌握，训练了学生的科研和创新思维，培养了学生严谨的科学态度和独立解决问题的能力。参与综合实验训练的学生，可直接对接至大四期间毕业论文选题的研究，有助于毕业实习的顺利开展。学生经过1－2年系统的科研训练，为日后进入科研院所、生物医药相关领域奠定了良好的科研基础。免疫学综合实验相较于原始的大班授课实验教学，通过开展探索研究型的综合实验项目，能激发学生科研兴趣、训练学生的科研思维方式、培养学生严谨的科研态度；通过融入免疫学新技术，开拓学生视野，培养学生探索和创新精神；撰写实验论文的考核方式，能进一步锻炼学生综合思考和分析问题的能力。同时，鼓励科研机构参与本科生教学，为缓解高校实验经费不足这一普遍情况提供了一个新的解决思路［6］。免疫学综合实验的实施，注重培养学生对免疫学理论知识的应用，引导学生关注免疫学及技术的前沿进展，强调提升学生的综合水平以及科研素养，力求培养出符合社会发展需要的复合型、创新型人才。
参考文献：
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细胞生物学技术范文5
生物医学工程(biomedicalengineering,BME)是20世纪50年代形成的一门独立的边缘科学，现代医疗器械则是这一新兴学科的产品形式。它是工程技术向医学科学渗透的必然结果。20世纪50年代以来，心脑血管疾病、癌症、糖尿病等现代文明流行病开始威胁人类健康。因此，医学科学的进一步完善和发展不是以定性观察、现象归纳为方法学特征的医学本身所能解决的，它必须和以定量观测、系统分析为方法学特征的工程科学相结合，并综合运用各种已有的和正在发展的高新技术，才有可能逐步解决这些问题。生物医学工程学科应运而生。当前生物医学工程已成为生命科学的重要支柱，是21世纪最具有潜在发展优势的领先科技之一[1]。
1、什么是生物医学工程？
1.1含义
生物医学工程是一个新兴的多学科交叉领域，其内涵是：工程科学的原理和方法与生命科学的原理和方法相结合以认识生命运动的“定量”规律，并用以维持、改善、促进人的健康。“生物医学工程”这个词汇蕴含了三个专业领域的相互影响：生物学、医学和工程学。生物医学工程是综合生命科学和工程技术的理论、方法、手段,研究人类及其他生命现象结构功能的理、工、医相结合的新兴交叉学科，是多种工程技术学科向生命科学渗透和相互交叉的结果,并已成为生命科学的重要支柱。生物医学工程是应用基础科学，主要服务于人类疾病的诊断、预防、监护、治疗及保健、康复等方面；生物医学工程的主要研究任务是利用工程技术手段解决医学诊断、治疗和信息化管理等问题，为医学提供高技术含量的现代医疗装备。
1.2内容与领域
生物医学工程的研究内容可分为基础研究和应用研究两个方面。基础研究，包括生物力学、生物控制、生物效应、生物系统的质量和能量传递、生物医学信息的提取与处理、生物材料学、生物系统的建模与仿真、各种物理因子的生物效应等;应用研究，直接为医学服务，包括生物医学信号检测与传感技术,生物医学信息处理技术,医学成像与图像处理技术,人工器官、医用制品和仪器,康复与治疗工程技术等。后者是医学工程研究领域中最主要的内容之一，它的成果直接推动医疗卫生事业的发展，效果最明显、最迅速,所以特别受医学工程人员和医生的重视。
2课程安排
根据我国《生物产业发展“十一五”规划》，生物医学工程高技术专项将按照当代生物医学工程技术和产业发展的方向，重点发展医疗影像设备、医疗监护系统及设备、肿瘤物理治疗设备等11大类产品,强化新型医用植入器械和人工器官、数字化与智能化医疗装备、可生物降解医用高分子及药物控释载体、医疗监护和远程诊疗系统等领域的创新能力。针对这一方向，我们将设定14次课，分别介绍各项技术产品或领域的现状和发展，让学生对生物医学工程学科有个整体的了解和认识。课程设置如下[2]：
1.生物医学工程概况：介绍生物医学工程学科概况、发展历程、学科内容、工程分支，以及国内外高校建设发展生物医学工程学科的情况。
2.组织工程学：应用细胞生物学和工程学的原理,吸收现代细胞生物学、分子生物学、材料与工程学等学科的科研精华,在体内或体外构建组织和器官,以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能,是继细胞生物学和分子生物学之后,生命科学发展史上又一新的里程碑,标志着医学将走出器官移植的范畴,步入制造组织和器官的新时代。目前组织工程已经成为再生医学研究和发展的核心与主要方向。
3.生物材料学：研究与生物体（特别是人体）组织、血液、体液相接触或作用时，不凝血、不溶血、不引起细胞突变、畸变和癌变，不引起免疫排异和过敏反应,无毒、无不良反应的特殊功能材料。许多重点院校和科研单位都成立了相应的研究机构，从事生物材料及制品的开发研究，在天然高分子和合成高分子、无机和金属生物材料研究方面均取得了举世公认的成果。
4.人工器官：主要研究人体组织与器官的再生、修复与替代。人工器官在临床上的应用，挽救了不少垂危的生命，为临床医学的发展开拓了新途径。目前人工器官的研究和应用已基本遍及人体全身。
5.生物传感器技术:使用固定化的生物分子结合换能器,用来侦测生物体内或体外的环境化学物质或与之起特异性交互作用后产生响应的技术。目前,生物传感器正朝着以下几个方面发展:①向高性能、微型化、一体化方向发展；②生化检测的智能化系统；③仿生生物学的发展。
6.生物系统的建模与仿真：对生物体在细胞、器官和整体等各层面的参数及其相互关系建立数学模型，并用计算机求解该模型以分析和预测各种条件下生物系统运行的机制和状态。研究领域涵盖生物力学、复杂生物医学系统的建模与仿真等领域，主要采用计算力学、图形图像分析和数学建模等方法，对生物医学中的科学问题进行计算机建模和分析。
7.生物医学信号检测与处理技术：生物医学信号的检测与处理几乎成为了生物医学工程学科共同的研究方向。从生物体中获取各种生物医学信息，并将其转换为易于检测和处理的电信号。
8.医学成像与图像处理技术：研究如何将人体有关生理、病理的信息提取出来并显示为直观的图像、图形方式，或对已有的医学图像进行分析处理，为疾病的早期诊断和治疗提供了可能性,也为临床诊断引入了新的概念。
9.数字化X射线影像技术及设备：数字化X射线影像技术现已成为临床诊断的最主要手段。涉及的关键技术包括:直接数字化平面X射线影像技术;数字化X射线三维影像技术;低剂量CT、容积CT等。
10.磁共振影像技术及设备：磁共振影像是检测人体解剖、生理和心理信息的多因素、多层面和多对比度成像设备。
11.核医学成像技术及设备：核医学成像是对放射性核素标记化合物的体内生化过程成像的装备,是目前能够在临床应用的最主要的分子成像手段。涉及的关键技术：单光子断层成像(SPECT)技术和系统、正电子发射(PET)影像技术和系统、PET与CT融合技术等。
12.数字化超声波成像技术及设备：超声成像设备在四大影像设备中使用最为广泛。目前重点发展技术包括：多波束成像技术、谐波成像技术、多角度复合成像技术、三维成像技术、电容式微机械超声换能器、彩色超声成像设备系统、数字黑白超声影像设备等。#p#分页标题#e#
13.医学纳米技术和纳米材料：可运载肿瘤标志物分子的特异性抗体、肿瘤治疗药物以及造影剂等新的高效药物(基因)载体；发展纳米尺度的显微探针成像技术；发展用于组织再生修复的纳米生物材料；建立用于纳米材料健康与安全评价的技术与方法，都是当前重点发展方向。
14.康复工程技术:重点发展假肢仿生智能控制技术、低成本假肢矫形、适应不同功能障碍者工作和学习的环境控制系统与远程交流、认知功能康复、人工电子耳蜗汉语识别、电子助视、老年人室内安全监护等技术。
3教学模式的探索
针对课程本身的特点和学生认知的特点，设想从以下几个方面探索课程的教学：
3.1多媒体教学
多媒体教学具有直观、生动、易于理解的特点，并可节约教学时间，提高效率。由于每次课针对的是某项技术领域相关理论知识和行业动态的介绍，涉及的知识点多且泛，采用多媒体教学课件进行教学，形象直观，趣味性强，可以使学生印象深刻，降低了抽象知识的理解难度和记忆难度，激发了学生的学习兴趣。
3.2优化课程内容，加强实践教学
在教学中注意把握课程的整体体系，强调课程知识点和适用性。教学重点清晰，适当补充行业最新动态作为课外知识。课堂授课的重点应放在概念的理解和相关模型的建立。同时，应创造条件充实参观和实验内容，让复杂的理论实物化、形象化、简单化。跟有教学合作基础的医院联系，安排学生到相应科室参观相关设备和操作系统，开展现场教学和尽可能多的实验课，提高学生的学习兴趣。如果条件允许，还可以让学生参与到实际操作中。通过这种实践教学，使学生觉得取得临床上的应用成就并不是遥不可及，从而增强他们对理论知识学习的兴趣。
细胞生物学技术范文6
实验方案包括实验题目、实验的理论依据、实验的基础要求、详细的实验步骤、可能遇到的困难及解决方案、预期的实验结果、老师的评审意见。实验方案经老师讨论批准后，学生按实验方案所需的材料、试剂和仪器等用品申请单，主管教学老师审批签字后，交实验带教老师购买，领取实验用品后按照实验方案开始实施实验，对实验过程中存在的问题及时调整，小组内讨论，必要时请老师帮助解决。认真做好原始数据的记录，对实验结果进行统计分析，最后完成实验报告。
在专业课的自主设计性实验中，我们综合细胞生物学、遗传学、生物化学等系统理论基础，利用组织细胞培养技术、形态学技术、生物化学检验技术、分子生物学技术，结合临床检验基础、临床血液学检验、临床免疫学检验及临床微生物学检验等其他医学检验专业课的知识，设计实验方案，遵循“科学性、自主创新性、可行性、实用性”的原则，设计了一系列实验，如人外周血淋巴细胞的培养及染色体G－显带制备方法、成纤维细胞生长因子21影响因素、烯霉毒素诱导卵巢癌细胞凋亡的实验研究、新生豆芽中酶含量的测定、洗涤剂中磷含量的测定、维生素C及抗生素对血液及尿液生化物质测定的干扰、竹纤维物品抑菌作用、林蛙油对肝纤维化的影响的组化免疫，这些自主设计性实验无论是在临床检验工作中还是在医学科学研究中都是一些基础实验，同时也贴近生活，富有意义。自主设计实验不仅激发了我们主动参与实验的热情，培养创新意识，提高动手操作和独立思考的能力，把所学的知识运用到实践中，融会贯通，而且通过小组内成员的团结协作、相互配合，培养了团队意识，增强了医学检验专业学生的责任感和主人翁意识，在整个实验过程中，小组内的每个成员都努力完成自己的任务，这一点对于我们今后的学习工作有着重要的意义。
在自主设计性试验中，我们充分利用已掌握的知识和技能对自己感兴趣的题目自主设计，亲自动手，从平时被动地按照实验指导机械地完成实验操作转变为主动设计实施实验，最终得到实验结果，分享实验成功的喜悦。同时我们将实验结果发论文形式报告并向杂志投稿，有的一个实验小组发表了4篇文章。我们小组在自主设计性实验中，选择了“人外周血淋巴细胞的培养及染色体G－显带制备方法”这个题目，确定了实验题目后，我们通过查阅文献资料，初步拟定了实验方案，经指导老师的审阅和修改后，进一步完善实验方案。这个实验主要利用细胞培养技术和形态学技术，而且所需的实验器材与试剂、仪器设备实验室都能够提供。染色体显带技术在临床中对于遗传性疾病和恶性血液病的诊断举足轻重，临床上已用于疾病的诊断、分型、治疗方案的选择，在预后判断和微小残留病灶的检测方面发挥着越来越重要的作用，然而在遗传学和临床血液学检验实验课中却没有安排这一实验，所以我们选择本实验来补充我们检验专业的基础技能实验。在充分完成实验准备(包括试剂的配制、器材的清洗和高压灭菌)后，分别采集小组成员的静脉血加入植物凝集素在体外培养，72h后加入秋水仙碱应用液后经离心、低渗处理、固定、Giemsa染色后在显微镜下观察淋巴细胞有丝分裂中期的染色体。当小组成员在显微镜下看到自己的染色体时，兴奋、自豪和喜悦的心情无以言表。
21世纪是生命科学的世纪，而分子生物学是当今生命科学研究领域的前沿与核心，在分子水平上揭示生命现象的本质有力地推动了生命科学向前发展。分子生物学研究的基础就是染色体中的遗传物质，之前的许多课程都已经接触到了染色体，但一直都停留在感性认识，通过这次实验我们有了切身的体会:一条小小的染色体竞包含了庞大的遗传信息，控制着复杂而精细的生命活动，生命的奥秘如此神奇。在这一实验中，我们没有采用先经过淋巴细胞分离后再进行培养这一步骤，大胆创新，直接将静脉全血在体外培养以获得有丝分裂中期的细胞，考虑到淋巴细胞占外周血的比例非常少，而且分离步骤繁琐，尚需要分离液，分离效果不佳，容易丢失，最终导致实验失败。通过简化实验步骤，节约了实验成本，取得了预期的实验结果。自主设计性实验以学生为主体，在老师的指导下，设计并实施自己的实验方案。通过自主设计性试验，丰富了我们专业实验课程，充分调动了我们学习的积极性和主动性，培养创新思维，提高我们的综合素质和团队协作精神，使我们初步具备了科研能力和科学素养，让每一个同学都获益匪浅。
作者：霍毅 明盛金 李俊 尹彬彬 郝峰 王杰 李艳 单位：吉林医药学院检验学院
细胞生物学技术范文7
在体成像技术的发展及成像策略的不断提高，能够在活的生物体内揭示细胞和分子水平的诸多细微变化，有助于在生物整体、真实的体内环境中高时间分辨率地研究生命过程。针对某一生物过程的带有光学标记的报告基因已被广泛应用于细胞生物学的研究，近年来正被更多地用于在活的动物模型中探究人体内生理机能和疾病的生物学过程。利用荧光蛋白、萤光素酶基因等生物材料标记细胞、病原体和基因，早已被证实是一种在体内设置“检测器”、体外直观检测的非常可行的策略[1]。
1在体生物发光成像技术的原理
通过生物技术将构建的以萤光素酶基因作为标记基因的载体（重组原核表达质粒、重组真核表达质粒或重组病毒），经转化、转染或感染并筛选得到重组病原菌、细胞（如免疫细胞、肿瘤细胞、胚胎干细胞等）或重组病毒（如腺病毒、慢病毒、逆转录病毒等）用于转入小动物；或是将含萤光素酶及调控序列的载体线性化后经显微注射等技术稳定整合于小动物基因组制备转基因动物[2－4]。标记基因的表达可通过多种调控元件进行调控，如靶基因的启动子和增强子等；标记的方法因研究领域、研究目的和实验策略的不同而各异[4]，但最终都是在体内组织如血液、肝脏、脑、脾、肾等靶部位因特定生物过程的发生而伴随产生有酶活性的萤光素酶。在注入底物即萤光素的条件下，萤光素酶催化底物反应产生特定波长的光信号，通过成像系统可以直观检测到光信号的产生及变化，实时反映体内发生的生物过程，如基因的调控表达、信号传导、蛋白质之间的相互作用、细胞增殖与分化等。因此，在体生物发光成像技术可广泛应用于分子生物学、细胞生物学、病毒学与免疫学、肿瘤学等研究领域[5－8]。
2在体生物发光成像技术的应用
2．1标记于肿瘤细胞、免疫细胞、胚胎干细胞等，转入体内后进行成像
萤光素酶基因作为一种报告基因，最初应用于体外培养细胞内目的基因的表达研究。在体生物发光成像技术的发展，使其能够应用于在体组织细胞的表达研究[9]。萤光素酶是一类生物发光酶，1种细胞可同时被2种具有不同底物的萤光素酶标记。例如其一可由一组成性稳定表达的启动子驱动，作为内参，反应细胞数量的变化；另一萤光素酶由要研究的组织特异性启动子驱动，其发光信号的变化，在消除细胞数量变化的影响后就可反映特定的启动子在动物体内的表达活性[10－11]。
2．1．1肿瘤及抗肿瘤研究在体生物发光成像技术可直接实时地监测各种癌症模型中肿瘤的生长和转移，并可对癌症治疗中癌细胞的变化进行实时观测和评估，能够无创伤地定量检测小鼠整体的原位瘤、转移瘤及自发瘤。Klerk等[12]研究证实了利用此技术测量肿瘤负荷具有很高的可靠性。Minn等[13]应用该技术进行了乳腺癌肺转移相关基因的研究，他们构建能够表达荧光蛋白、萤光素酶的反转录病毒载体，并稳定转染已获得的不同亚群肿瘤细胞，先通过荧光激活细胞分选术筛选同一亚群内具有相同转染效果（稳定表达外源蛋白即荧光蛋白和萤光素酶，且水平一致）的细胞，并尾静脉注射免疫缺陷小鼠，通过检测生物发光的部位和大小，评价不同亚群肿瘤细胞向肺部位的转移情况及其转移能力，再通过检测细胞内各基因的表达差异来分析肺转移相关基因。Gupta等[15－16]又用相似的方法来研究乳腺癌脑转移相关基因及乳腺癌肺转移过程中分化基因介导的肿瘤再起始，结果再次显示了生物发光成像技术应用于肿瘤及癌转移机理研究领域的优越性。
2．1．2抗肿瘤免疫及肿瘤细胞疫苗的研究用带有生物发光标记基因的小鼠淋巴细胞或基因修饰的肿瘤细胞疫苗，可以检测放射及化学药物治疗的效果，并可寻找在肿瘤骨髓转移及抗肿瘤免疫治疗中复杂的细胞机制。Cayeux等[17]用萤光素酶基因标记基因修饰的肿瘤细胞疫苗来免疫小鼠，而用另一种底物不同于前者的5，6－carboxy－succinimidyl－fluorescein标记该小鼠内一种与肿瘤相关的免疫细胞，通过2种不同的标记研究了基因修饰的肿瘤细胞疫苗免疫小鼠后抗原递呈、免疫细胞之间的相互作用及不同免疫细胞在体内免疫过程中的作用。
2．1．3药物促肿瘤细胞凋亡的研究当萤光素酶与抑制多肽以融合蛋白形式在哺乳动物细胞中表达，产生的融合蛋白无萤光素酶活性，细胞不能发光，而当细胞发生凋亡时，活化的caspase－3在特异识别位点切去抑制多肽，萤光素酶活性得到恢复，由此可用于观察活体动物体内的细胞凋亡相关事件。细胞凋亡时被激活的caspase－3／7与DEVD－氨基萤光素（aminoluciferin）特异结合而被酶解为氨基萤光素，它可被萤光素酶识别而产生生物发光信号。Liu、Hickson等[18－19]利用这一现象设计的细胞凋亡检测方法均能够以极低的DEVD－氨基萤光素量获得较强的发光强度，因而这一方法可用于评价TNFα（α肿瘤坏死因子）、FasL、TRAIL（TNF相关促凋亡配体）等因素针对肿瘤的治疗效果。
2．1．4胚胎干细胞及再生医学的研究胚胎干细胞在再生医学领域极具应用前景，然而注入活机体的胚胎干细胞及其分化细胞尚存在显著的细胞死亡、畸胎瘤的形成、宿主免疫排斥反应等障碍。应用在体生物发光成像技术，可对胚胎干细胞本身及其在注入机体后的存活、增殖、分化等生物事件的发生机理进行深入研究，从而使上述诸多问题得以解决[20]。
2．2标记病原微生物，用于研究感染致病机制、转移途径及宿主免疫反应等
在感染性疾病的研究中，在体生物发光成像技术的应用，不仅可以提供疾病进程中观测病原体在动物体内的寄居部位、数量变化及对外界因素的反应等实时变化信息，而且更有助于揭示感染体内病原体逃逸宿主防御的机制[21]。对病原体感染过程非侵入性的检测能够对疾病进程实时地提供新的信息，且有可能发现新的感染位点[22]。Lucker等[23－26］以萤光素酶基因标记HSV－1（单纯疱疹病毒）并分别侵染Ⅰ类干扰素受体缺失、Ⅱ类干扰素受体缺失、Ⅰ和Ⅱ类干扰素受体均缺失的小鼠，可观察到HSV－1对不同干扰素受体缺失小鼠的肝脏、肺、脾、淋巴结的侵袭，及病毒从血液系统进入神经系统的过程，从而证实了不同干扰素在HSV－1感染中所起的不同的作用。Lucker等[27]针对痘苗病毒的类似研究也证实，不同干扰素在机体感染过程中各自和协同发挥的重要作用。#p#分页标题#e#
2．3标记于基因治疗载体用于探究基因治疗机制和评价治疗效果
将一个或多个目的基因安全有效地转入体内靶细胞可用于基因治疗，应用萤光素酶基因作为报告基因构建载体，观察目的基因是否能够在试验动物体内持续高效和特异性表达。这种非侵入方式具有容易准备、低毒性及轻微免疫反应的优点。萤光素酶基因也可以插入脂质体包裹的DNA分子中，用来观察脂质体为载体的DNA运输和基因治疗情况。Smith等[28]已经运用该技术进行了HSV作为肝脏疾病基因治疗载体的可行性研究。Chou等[29]将带有萤光素酶基因标记的稳定表达肝细胞癌抗原的质粒转入沙门菌减毒株，并作为疫苗口服免疫模型小鼠，在体成像显示了体内沙门菌成功表达抗原和沙门菌作为活菌疫苗在体内的清除过程。
2．4蛋白质间相互作用、信号转导等的研究
蛋白片段互补策略广泛用于研究细胞内蛋白质间的相互作用，这种策略在借助在体生物发光成像技术后就可以被运用到活体动物内，以非侵入、可量化、实时地显示蛋白质之间的相互作用[31]。在动物体内直接观察细胞中或活体动物体内2种蛋白质的相互作用，可将Firefly萤光素酶（Fluc）的N端与C端分离开，分别与2个可能产生相互作用的目的蛋白相连，并使2组蛋白由不同的载体分别诱导表达。在体的细胞内若2个目的蛋白能靠近并结合形成完整的Fluc，则会产生发光信号。Andrea等[32]建立了一种转基因报告小鼠，由特异启动子（TgG4F（＋／－））及其转录反式作用因子多联体蛋白Gal4进行调控。将融合了Gal4BD的p53和融合了VP16的TAg的病毒载体共转入该小鼠的肝脏细胞，在小鼠肝脏部位观察到了明显的发光信号，显示p53与TAg的结合引发Gal4BD与VP16结合，结合的多联蛋白顺利与启动子TgG4F（＋／－）结合，进而引发Fluc在肝脏组织的表达。
2．5体内干扰RNA及DNA疫苗的研究
目前RNA干扰技术已经发展成为一种体外转录后沉默基因的方法，在体内RNA干扰的转录后表达沉默可以引起各种广泛的生物学效应，因此生物发光在体成像技术有力地促进了体内RNA干扰的研究和在体内利用RNA干扰技术进行其他疾病机理及生物治疗的探索。McCaffrey[33]等通过将表达萤光素酶的真核表达载体与针对萤光素酶基因设计的双链小干扰RNA（siRNA）共注射成年小鼠，与对照组比较，前者的荧光强度明显减弱，表明针对性的双链siRNA明显起到抑制基因表达的作用。他们还构建表达功能性小发夹RNA（shRNA）的真核表达载体，与表达萤光素酶的载体共注射成体小鼠，与对照组相比，同样观察到长时程后荧光强度明显减弱。RNA干扰技术成功用于临床治疗须保证双链siRNA有效转入体内并维持有效的浓度，而借助在体生物发光成像技术则可便捷准确地评价双链siRNA运送方法的效果。Takeshita等[34－36]已利用该技术分别对各自所设计的不同的双链siRNA运送方法进行了全面的评价，并发现合理的运送方法，如双链siRNA与某些小分子化合物的连接修饰与单独的注射双链siRNA相比，前者能使双链siRNA在体内较长时间内不被降解。RNA干扰可作为传统DNA疫苗的补充，被用以在体内消除免疫抑制因子表达。DNA疫苗的效应常常因相关的信号转导途径下调该获得性免疫反应而受到限制。因此，免疫抑制性的信号途径的沉默将是DNA疫苗效能得到加强的一种极有潜力的策略。Huang等[37]应用在体生物发光技术所做的研究结果显示，皮下注射编码shRNA的DNA，可以作为体内基因沉默和一种能够有效提高DNA疫苗效果的手段。
2．6标记于转基因载体建立转基因动物模型
2．6．1基因表达动物模型为研究目的基因是在何时、何种刺激下表达的，可将萤光素酶基因插入目的基因启动子的下游，并稳定整合于实验动物染色体中，形成转基因动物模型。可用于研究动物发育过程中特定基因的时空表达情况，观察药物诱导特定基因表达及其他生物事件引起的相应基因表达或关闭。Chen等[37]将受胰岛素调控启动子调控表达萤光素酶的转基因小鼠制成糖尿病小鼠模型，采用在体生物发光成像技术证实了肝脏组织中含有可生成胰岛素的细胞。研究结果也证实了在转录调控序列和反式转录因子与目的基因相同的情况下，萤光素酶的表达水平及底物发光强度能够真实反映目的基因的表达状况。目前对于调控多药耐药性基因－1（mdr－1a）表达的关键因子和胞内微环境的机制尚不明了，使多药耐药性依然成为对癌症患者成功化疗的一大障碍。为深入研究mdr－1a在体内组织中转录调控的机制，Long等[38]通过胚胎干细胞同源重组、遗传杂交的手段构建了基因型为mdr－1a＋／Fluc的转基因小鼠（野生型基因型为mdr－1a＋／＋）。mdr－1a＋／Fluc中Fluc已完全置于mdr－1a开放读码框中，其表达受内源性mdr－1a启动子及相应各种反式作用因子的调控，Western印迹等不同方法均验证了该模型mdr－1a的表达量与Firefly萤光素酶蛋白表达、发光强度成正比。该小鼠体内Fluc的表达与mdr－1a的表达在时间、所处的微环境均完全一致，可作为研究各种因素下mdr－1a表达调控的理想的动物模型。类似的研究所建立的模型能弥补体外细胞培养不能提供的特定基因表达的真实微环境的缺点，也能弥补基因敲除小鼠存在的代偿效应等不足[39]。
2．6．2各种疾病模型研究者根据研究目的，将致病基因、病毒及细菌进行萤光素酶标记，转入动物体内形成所需的疾病模型，包括免疫系统疾病、感染疾病等。除可提供靶基因在体内的实时表达和对候选药物的准确反应，还可以用来评估候选药物和其他化合物的毒性，为药物在疾病中的作用机制及效用提供研究方法。Hsieh[40－41]等将受前列腺特异性抗原启动子调控表达萤光素酶转基因小鼠（sPSA－Luc），与前列腺癌转基因模型小鼠TRAMP杂交，经检测筛选得到的子代小鼠TRAMP－Luc随前列腺特异性抗原的表达稳定产生萤光素酶。因此，该小鼠借助在体生物发光成像技术已被成功地用于前列腺癌的发生及转移研究。
3在体生物发光成像技术的发展趋势
细胞生物学技术范文8
为提高本科生实践能力和综合素质，基础医学实验教学示范中心加强硬件现代化建设，降低基础性实验的比例，改善基础性实验的教学方法与教学手段，提高设计性、综合性实验的比例，不断优化设计性实验的教学环节，并通过多种方式开展大学生创新性实验，增加创新性实验项目，取得了显著成效。
关键词:
基础医学;实验教学;教学改革;课程整合
基础医学实验教学是医学教学环节中的重要组成部分，对于培养学生实践能力、综合素质和开拓创新精神发挥着重要的作用［1］。当前，临床医学专业认证和教育发展纲要均高度重视实践教学，要求提升学生实践和创新能力。因此，如何提高基础医学实验教学质量，培养学生的实践能力和创新能力，是医学院校教育工作者面临的严峻课题。近些年，我院针对实验教学课程做出系列改革，保留重要的基础性实验，逐步增加设计性和创新性实验的比例［2－4］。针对保留的基础性实验，改进其教学环节，比如开展案例式或以问题为导向的实验教学;针对设计性实验，不断完善其实验课程体系，优化教学内容;针对创新性实验，将其与开放实验室和大学生创新创业项目紧密结合，整合实验教育资源，增加创新性实验项目的数量。具体的实验教学课程改革情况介绍如下。
1实验教学课程改革的实施
根据基础医学实验教学的内容和特点，将实验教学分为基础性、设计性和创新性实验三个层次:基础性实验与理论教学对应并同步进行，通过改善和提升教学条件，相应地改进教学方法和教学模式;设计性和综合性实验是在教师引导下设计并开展的实验，基于虚拟实验室的良好条件，又开展了虚拟实验;创新性实验是教师指导学生凝炼科学问题，并寻求解决问题的方法，通过开放实验室、大学生创新科研立项和参加教师的科研课题组等方式开展创新实验。
1．1改善基础性实验的教学条件与课程改革
1．1．1加强实验教学条件建设
近五年，我院着力加强基础医学实验教学平台的现代化建设:建成解剖学虚拟数字实验室和人体奥妙馆;建设8个显微数码互动实验室，并在电脑终端安装基础医学图片数据库和基础医学知识数据库;机能实验室建成机能虚拟实验教学系统，安装24个虚拟设计性实验项目;此外，更新生物技术实验室、病原与免疫实验室的仪器设备，其条件不仅可以满足常规本科生实验教学，也可满足创新性实验和研究生的基础实验工作。
1．1．2基础性实验的课程改革
依靠显微数码互动系统和数据库资源，在病理学和组织学实验教学中开展以问题为中心的整合式教学方法，要求学生综合运用图片资源和数据库资源，整合与问题相关的多学科知识进行问题分析，引导学生形成以器官为核心的医学知识思维体系［5］。利用解剖虚拟数字人系统、自制手术录像和3D臂丛解剖动画等丰富的实验教学资源，提高本科生学习解剖学的兴趣，并开展以问题为导向的解剖学实验［6］。在病原微生物学、免疫学和细胞生物学等实验教学中均引入病例讨论和问题式教学法［7，8］。
1．2增加设计性实验比例，优化教学环节
机能学实验室将单一的基础性实验革新为设计性实验内容，如将“神经干动作电位”实验项目更改为“神经干动作电位及局麻药对其影响与骨骼肌的单复合收缩”，将原本单一的生理实验变为整合生理学、病理生理学和药理学知识的设计性实验。解剖学实验室开展家兔脊髓半离断实验(选择不同的层面)，半离断脊髓后观察下肢感觉和运动功能的改变，从而分析运动神经和感觉神经的传导路;开展“新鲜猪肾脏和心脏解剖”，以弥补人体标本的不足，增强学生的感观性认识。病原和免疫学实验室针对“疑似病例”设计病原菌分离鉴定的实验方案，鉴定到病原体后再与其引发的临床症状相比较，促进学生将理论与临床实践相结合。生物技术实验室有机地融合生物化学、分子生物学和细胞生物学的实验内容，将大部分纯验证性的基础性实验更新为设计性实验，根据实验项目的特点将实验内容进行衔接，如在两周内连续开展“细胞原代培养、细胞核与线粒体分级分离、人类外周血淋巴细胞培养染色体制备与观察、X染色质的制备及染色体核型分析”等实验项目［9］。此外，在机能学实验室、解剖学实验室和病理学实验教学中开展“虚拟实验”。这些实验室的电脑系统中储存有虚拟实验内容、虚拟数字人系统、基础医学图库、基础医学课件，为开展虚拟实验奠定了基础。在虚拟实验过程中，通过设计实验过程，模拟临床诊断和治疗过程等形式，引导学生整合多学科知识分析问题。
1．3多渠道开设创新性实验
创新性实验对于提升学生的科学思维尤为重要，尤其对学有余力的优秀学生更重要，既可以帮助学生早期接触科研，又能够促使学生早期确立攻读硕士或博士的人生目标［3］。近年学生参加创新性实验的热情高涨，学校的投入也相应增加，相比五年前每年只有3－5个创新性实验项目，如今每年开展的创新性实验项目超过15个。首先是学生自主立题，在教师的指导下进行文献复习和凝炼科学问题，再由教师讲解基本科研方法，学生设计实验方案，最后由学生向相关部门申请立项，向实验室申请开放实验室。学生自主进行的创新性实验有“人脐带间充质干细胞的分离与培养”、“牡丹江市缺血性脑卒中危险因素研究”和“胃肠癌相关趋化因子的作用”等多个项目。另外，部分学生直接加入教师的省部级或部级科研课题组，学生选取其中一个小分支进行科研工作。
2实验教学课程改革的效果
五年来，基础医学实验教学中心的硬件建设快速发展，实验教学的课程改革取得显著成效。基础性实验虽然比例下降，但在融入现代化教学条件和调整了教学模式后，教学效果明显提升;设计性实验的比例从20%增长至60%，同时，原有的设计性实验项目得到进一步优化，并新增了虚拟实验;创新性实验与开放实验室、大学生创新科研立项、教师的科研项目相结合，极大地调动了学生的参与热情，实验项目数量和质量均稳步增长。
2．1有利于学生综合素质提高
2．1．1提升学生实践能力和综合素质
通过三种不同层次实验类型，全方位地培养学生的实践能力。基础性实验主要培养学生理论与实践相结合的能力，重在验证理论知识;设计性实验培养学生综合多学科知识分析问题和解决问题的能力，促进学生掌握实验技能;创新性实验培养学生的科研思维，重在促进学生掌握基本的科研方法，有利于学生在科学研究道路上的发展。经过三个层次实验训练的本科生，综合素质全面提高，动手能力明显加强，善于发现问题，独立思考问题和解决问题的能力显著提升，综合运用多学科知识的能力亦得到加强。
2．1．2促进学生整合医学知识体系
病理学实验开展的临床病理讨论会和虚拟实验需要综合运用多学科知识分析问题，机能学实验需整合运用生理学、病理生理学和药理学三门学科的知识，生物技术实验需整合运用生物化学、分子生物学和细胞生物学的知识，免疫学和病原实验同样要用到生理学和解剖学的知识，因此在进行基础医学实验教学课程改革过程中，教师加强引导学生综合运用多学科知识分析问题和解决问题，从而促使学生认识到以器官或疾病为核心的整合医学知识体系，有利于学生后期临床阶段的学习。
2．2有利于教师整体素质的提高
2．2．1转变教师思想观念
教师在参与基础医学实验教学课程改革之后，教育思想理念发生明显转变，从以前的“重视理论教学、忽视实验教学”的误区中走出来，真正地认识到“强基础、强技能”和“以学生为中心的自主学习”的重要性，在今后的教学过程中高度重视实验教学。此外，教师逐渐认识到形式多样的实验教学对于提升学生实践能力的重要性，完全接受实验教学由之前简单的验证式实验教学转变为基础性、设计性和创新性实验三个层次，并在实验教学过程中注重培养学生的综合能力，为全面提高实验教学质量奠定坚实的基础。同时，成功地调动教师的主观能动性，部分教师主动地提出增加实验项目或改进实验项目的关键环节，为达到“提高学生实践能力”这一目标献力献策。
2．2．2促进青年教师业务水平提高
优秀的教师团队是课程改革最重要的因素之一，因此，我们采取多种手段提高教师的业务水平。其一，加强青年教师培养，鼓励青年教师不断加强自身业务素质，各学科逐渐形成一套行之有效的青年教师培养方案;其二，严格执行集体备课、试讲和听课等教学活动制度，要求青年教师学习交叉学科的课程，鼓励教师到临床科室学习交流;其三，鼓励青年教师提高学历层次，鼓励参加各种教学比赛，完善实验教学质量评价体系，制定并实施奖罚制度。通过一系列措施的实施，实验教学质量稳步提高，青年教师参加校级或省级教学比赛获奖数量也明显增加，为实验教学课程改革的顺利实施奠定了基础。
3实验教学改革的困难与不足
其一，创新性实验覆盖面不足:由于教学时数限制，创新性实验均安排在正常教学时间之外，给教师带来不便;创新性实验需要较多的投入，难以覆盖全体本科生，仍需要更多的渠道、多样性的创新性实验来增加覆盖面;创新性实验要求教师既有丰富的科研经验，又要有饱满的教学热情，两者均具备的教师尚显不足。其二，教师的现代化教育理念的转变较慢:青年教师易于接受“强技能、重实践”的教学理念，然而，部分老教师思想僵化，不愿意接受新观点，给课程改革的实施带来困难。今后要开展多种形式的教学研讨会，为骨干教师创造参观学习和教学进修的机会，潜移默化地转变轻视实验教学的偏见。
综上，基础医学实验教学是实现本科生“强理论、重技能”的关键教学环节，为达到这一教学目标需要改革传统的基础性实验，有机地结合设计性实验和创新性实验，以提升学生的实践能力和综合素质，促进学生形成以器官为核心的医学知识体系。因此，逐步实施基础医学实验教学课程内容的一体化设计，将基础性实验、设计性实验和创新性实验更好地有机结合和优化，是未来基础医学实验教学课程改革的发展方向。
作者：于建渤 曹永 刘星 朱梅 张绪冬 朱雁飞 唐小云 张晓莉 单位：牡丹江医学院基础医学院 黑龙江省基础医学实验教学示范中心
参考文献:
［1］陈季强，夏强，富丽琴，等．基础医学课程整合教学改革6年总结［J］．中国高等医学教育，2006，(11):73－75．
［2］张晓莉，于建渤，李志强，等．完善基础医学实验中心平台建设，深化实验教学改革［J］．牡丹江医学院学报，2011，32(5):70－72．
［3］于建渤，李志强，张晓莉，等．本科生病理学创新实验的探索［J］．山西医科大学学报(基础医学教育版)，2010，12(2):182－184．
［4］唐小云，周晓茵，姬云丽，等．病原生物学实验教学改革的探索［J］．基础医学教育，2015，17(3):218－219．
［5］郑慧哲，朱雁飞，曹永，等．数码互动系统在基础医学实验课程整合的应用［J］．中国医学教育技术，2015，29(4):415－417．
［6］李明秋，王莹，杨春壮，等．兴趣教学在人体解剖学教学中的应用体会［J］．中华医学教育探索杂志，2011，10(8):1005－1006．
［7］唐小云，石学魁，李霞，等．病例讨论课在医学微生物学实验教学中的应用［J］．基础医学教育，2015，17(8):697－698．
