組織芯片在病理學實驗課教學中的應用

李　晟　張潤岐　和新盈西安醫(yī)學院基礎醫(yī)學部病理教研室，陜西西安710021

組織芯片在病理學實驗課教學中的應用

李晟張潤岐和新盈
西安醫(yī)學院基礎醫(yī)學部病理教研室，陜西西安710021

組織芯片較早應用于臨床疾病的檢測方面，近年來被逐步應用到醫(yī)學形態(tài)學教學領域，特別是病理學實驗課教學，并體現(xiàn)出了一定的優(yōu)越性。組織芯片可有效節(jié)約病理資源及教學成本；可集中反映病變，減少干擾；可保證實驗小組內(nèi)教學切片內(nèi)容的一致性；還可以根據(jù)不同的教學需要靈活設計組合。組織芯片與傳統(tǒng)切片相結合很有可能成為今后病理學實驗課教學的改革方向。

組織芯片；教學；病理學；實驗課

病理學是研究疾病的發(fā)病原因、發(fā)病機制、病理改變和臨床轉歸的醫(yī)學學科［1］，是聯(lián)系基礎與臨床醫(yī)學間的橋梁，在基礎和臨床醫(yī)學中的地位都十分重要，因此，學生后續(xù)臨床課程的學習效果與病理學課程的教學質(zhì)量直接相關。病理學教學的重要目的就是讓學生掌握各種疾病的病理改變，包括肉眼觀大體改變及鏡下觀組織改變，其中后者又是病理學學習的重點更是難點，病理學實驗課是承載這一內(nèi)容重要的途徑之一，實驗課是整個病理教學環(huán)節(jié)中的重要部分［2］。病理學教學中傳統(tǒng)實驗課內(nèi)容之一是觀察普通病理組織切片，因此，如何合理、充分、有效地應用病理組織切片，是影響實驗課教學質(zhì)量和效果的關鍵環(huán)節(jié)。然而，病理學實驗教學中傳統(tǒng)切片存在一些問題，一定程度上影響了教學效果。例如，實驗課所需切片數(shù)量大，傳統(tǒng)切片需要組織較多，再加上實驗課上的切片損耗，少見病、罕見病的組織來源很難得到保證［3］；而且傳統(tǒng)病理切片上干擾組織種類繁多，學生很容易定位不準，常常不能集中注意力觀察主要病變，在實驗課的學習中經(jīng)常出現(xiàn)抓不住重點的現(xiàn)象；另外，同種疾病不同切片之間病變變異很大，對學生的觀察和教師的教學都造成了很大困擾；病理切片展示的主要是病變組織，一般無正常組織做對比，而學生由于學習組織學間隔的時間太久，對于組織學中相應正常組織結構已經(jīng)不同程度遺忘，所以常?；煜＝M織結構和組織病理改變，這樣就大大影響了對病變的觀察和掌握［3］。

1　組織芯片應用于病理學實驗課教學的優(yōu)越性

組織芯片即組織微陣列（tissue micmarray，TMA）是將組織樣本整齊地排列在某一載體上（一般是載玻片）制作成的微縮組織切片。與傳統(tǒng)切片相比，組織芯片具有信息量大、可比性強、實驗誤差小、消耗試劑少、速度快、可按需要進行不同的設計和組合等特點［4］，在科研領域中發(fā)展迅速。組織芯片最開始應用于臨床疾病的檢測方面，比如腫瘤基因突變監(jiān)測、遺傳病檢測等［5］，鑒于組織芯片的眾多優(yōu)勢，近年來，組織芯片逐步被應用到醫(yī)學形態(tài)學課程的教學領域［6］，特別是病理學實驗課，并體現(xiàn)出了一定的優(yōu)越性。

1.1制作組織芯片可以有效地節(jié)約病理資源及教學成本

組織芯片對每種病變標本所需的組織量很少，這對于罕見、少見病及不易獲得病變組織的疾病來說，很大程度節(jié)約了病理資源。而且，一張組織芯片中往往是多種相關病變的組合，這樣在教學中就大大減少了切片的數(shù)量，大大減少了實驗準備時間，也減少了實驗準備老師和學生干部的工作，節(jié)約了教學成本，有利于實驗切片標本的管理［3］。而且學生在閱片時，只需在一張切片上就能連續(xù)觀察、對比多種相關病變組織，免去了頻繁更換切片，既提高了學習效率，也降低了切片的損耗［7］。

1.2組織芯片可集中反映病變，減少干擾

教學組織芯片中，每個芯點都是按照教學所需在蠟塊上精心挑選出來的，其他無關組織結構被忽略和剔除，這樣就減少了周圍非病變組織的干擾，不用學生再費時費力地去定位，方便學生集中精力觀察主要病變，幫助學生抓住了重點，提高了實驗課的質(zhì)量和效率。

1.3使用組織芯片可保證每個實驗小組內(nèi)教學內(nèi)容的一致性

實驗課教學中，傳統(tǒng)病理切片觀察時，經(jīng)常由于某種病變同種切片數(shù)量不夠，造成每一實驗小組內(nèi)，成員間拿的同種病變的切片不一致，不同切片之間病變有時變異很大，這樣既干擾了學生的觀察和交流，也增加了教師講解的難度。如果使用組織芯片，一個組織芯點直徑為5～10 mm，以往的大組織樣本可以被分成數(shù)份，病變組織的消耗減少，這樣就可以保證每個實驗小組成員所觀察的組織芯片具有一致性。實驗教學中連續(xù)切片保證了教師與學生在顯微鏡下所看到的結構基本相同，相當于實現(xiàn)了多人共覽，在低成本基礎上提高了教學統(tǒng)一性［8］。

1.4組織芯片可以根據(jù)不同的教學需要進行靈活設計組合

組織芯片具有方便對比、分類歸納、突出重點等優(yōu)勢，因此可根據(jù)每次實驗課的不同要求和目的，在組織芯片上靈活設計不同的組織芯點組合方式。組織芯片上各個組織芯點的組合設計是其精髓，設計好了，可便于學生隨時進行橫向和縱向的比較觀察，達到事半功倍的效果。教學組織芯片經(jīng)過合理、精心的組合設計后，學生在單位時間內(nèi)學習的信息量將大幅增加。

1.4.1在教學組織芯片中應該加入相應正常組織作為對照一直以來，因為傳統(tǒng)的病理切片展示的均是各種病變組織，很少涉及正常組織，所以病理學實驗課一直沿用傳統(tǒng)的方式，只單純講解病變結構，較少涉及正常結構。而組織學課程的設置一般比病理學要提前至少一學期，有的專業(yè)甚至要提前一年，學生對鏡下的正常組織結構有不同程度的遺忘；而且組織學實驗課中部分切片取材于動物，而人與動物組織的結構是有區(qū)別的。學生因為無法在正常結構的基礎上更好地觀察和掌握病變，自然很難對病變結構進行準確、清晰的比較和分析，因此導致學生總是感覺病理切片的觀察很難，對病理學的學習興趣也因此減少，教學效果受到了很大影響［9］。如果在教學組織芯片中加入正常組織進行對照，使用組織芯片，學生既可復習正常組織結構，又可以對比觀察病變組織結構，極大提高了實驗課的教學質(zhì)量，這是傳統(tǒng)教學切片無法比擬的。例如：呼吸系統(tǒng)中，可以設計一張肺炎和正常肺組織的組合芯片，這樣學生在觀察中更容易比較出某種肺炎究竟是肺泡腔內(nèi)的變化為主還是肺間質(zhì)的變化為主。在消化系統(tǒng)中，在肝硬化芯片中加入正常肝組織，讓學生更直觀更透徹地理解假小葉的含義和形態(tài)特點。腫瘤一章中，因為腫瘤切片上只取腫瘤組織，很少帶有正常組織做對比，因此學生觀察切片只能夠孤立地觀察腫瘤組織的病理變化，而無法與腫瘤相應來源的正常組織做比較，所以學生很難理解腫瘤組織的異型性究竟體現(xiàn)在何處，也影響了學習腫瘤的興趣。因此，在腫瘤一章，可設計加入相應正常組織的組織芯片，學生可以對相應的正常及腫瘤組織進行對比觀察，既方便又有同質(zhì)性［10］。

1.4.2根據(jù)實驗教學大綱的要求，按照不同章節(jié)來設計教學組織芯片在病理學中每一章節(jié)的不同疾病之間往往有著一定程度的聯(lián)系，因此根據(jù)這些聯(lián)系，可將相關的疾病設計組合在一張切片上，方便學生比較觀察。這樣，學生既可以了解病變組織某一時期的特點，又能按照疾病發(fā)展的規(guī)律縱向掌握不同時期病變組織的特征，更有利于學生進行對比記憶。此時的記憶不再是單純的機械記憶，而是一種理解記憶，也有助于培養(yǎng)學生的連貫性思維。例如：在呼吸系統(tǒng)中，可設計成大葉性肺炎、小葉性肺炎和間質(zhì)性肺炎的組合芯片，讓學生連續(xù)觀察并比較不同類型肺炎在鏡下的區(qū)別，并且聯(lián)系其病因、臨床表現(xiàn)及轉歸。消化系統(tǒng)中，可以將急性肝炎、慢性肝炎、肝硬化及肝癌組合成一張芯片，方便學生比較急、慢性肝炎病變的區(qū)別，慢性肝炎和肝硬化以及肝硬化和肝癌之間的區(qū)別和聯(lián)系，從而真正理解“肝炎三部曲”的含義。在腫瘤一章中可設計多種組合，讓學生更進一步理解異型性、良惡性腫瘤的區(qū)別以及腫瘤的分級等內(nèi)容，如脂肪組織-脂肪瘤-脂肪肉瘤，平滑肌組織-平滑肌瘤-平滑肌肉瘤，正常鱗狀上皮-鱗狀上皮乳頭狀瘤-鱗狀上皮不典型增生Ⅰ～Ⅲ級-Ⅰ～Ⅲ級鱗狀細胞癌，正常腺上皮-腺瘤-高分化腺癌-低分化腺癌等。在生殖系統(tǒng)中，可將正常宮頸上皮內(nèi)瘤變Ⅰ～Ⅲ級、宮頸浸潤癌排列在一起，讓學生理解宮頸癌的發(fā)展和演變［11］。

2　病理學實驗課教學組織芯片在制作時需要注意的問題

教學組織芯片和科研組織芯片的用途不同，所以不能單純按照科研組織芯片的標準去制作、準備，在其制作和應用中需要注意以下一些問題：①在教學組織芯片上，每個組織芯點應比科研組織芯片的組織芯點大，以直徑5～10 mm為宜。組織芯點太小，視野局限，不利于學生對組織結構的整體了解。如果把組織芯片的直徑增大，就可以解決芯點小、病變組織代表性低的問題［12］。②每張教學組織芯片上，組織芯點的數(shù)目不應過多［13］，以3～10個點為宜。組織芯點數(shù)目過多，則會引起學生觀察時的混淆，反而增加觀察時的難度。③在教學組織芯片上，不必拘泥成規(guī)，可根據(jù)需要，將芯點做成點、條結合的形式。較大的組織芯點可以做成方形或者條形，比較小的組織芯點或者稀缺標本組織芯點可以做成圓形。④在教學組織芯片上，各組織芯點間的最近距離也應稍大一些，以5～10 mm為宜。這樣在觀察時一目了然，對比清楚，不易將組織芯點混淆。⑤教學組織芯片在應用于教學之前，必須經(jīng)過嚴格的檢查，確定每個組織芯點是目的組織且無嚴重折疊、掉片后，才能給學生使用。⑥在設計組織芯片時，如在一張組織芯片上有不同部位標本時，必須考慮到其不同的材質(zhì)特性，是否會對染色等制作步驟造成影響。⑦對同一病變器官可在不同的部位取材，多取幾個組織芯點，然后分別做在組織芯片不同的陣列位點上，這樣就可糾正因組織芯點太小，對病變結構的代表性不足的缺陷，從而更大程度地發(fā)揮了組織芯片的優(yōu)勢。

3　組織芯片在病理學實驗課考試中的應用

3.1組織芯片在病理學實驗課考試中的具體應用

在傳統(tǒng)的病理學實驗課考核方式中，切片考試是其重要的組成部分，一般是要求每名學生觀察指定的幾張普通組織切片，并寫出病變部位和診斷名稱以及簡要的診斷依據(jù)。考試時一張切片上只有1種病變，總共5～10張切片，一般均取自于學生平常上實驗課時所觀察到的切片。而將組織芯片應用到病理學實驗課切片考核中，教師應該首先挑選出考試需要涉及的病變，每種病變?yōu)橐粋€組織芯點，再將這些組織芯點組合出不同的組織芯片若干套，每套組織芯片包含有10個組織芯點，針對每套組織芯片又可設計出不同的試題2～3套。考試時，隨機為相鄰考生分配不同的組織芯片和試題，將組織芯片和試題反扣在顯微鏡旁，并在顯微鏡旁醒目位置貼上考生編號。在考試結束指令發(fā)出后，所有的學生應該立即停止答題，在清點和檢查試卷后，學生離開考場。新一輪考試時，教師可將試卷按實驗臺編號重新進行調(diào)整。

3.2組織芯片在病理學實驗課考試中的優(yōu)勢

3.2.1組織芯片可以防止學生簡單地應付切片考試在傳統(tǒng)的病理學切片考試中，學生往往可以單純通過考試切片上組織的大體輪廓，大概辨認出病變的種類。因此傳統(tǒng)的考試方式中，這種機械的對切片組織外觀形態(tài)的簡單記憶，只能應付考試，很不利于學生對病理學課程的學習。在運用組織芯片的考核方式中，代表每種病變的組織芯點，從外形輪廓上看基本上沒有區(qū)別，學生必須仔細在顯微鏡下觀察才可以給出具體的診斷。因此，組織芯片在考試中的應用能真正發(fā)揮學生的主觀能動性，激發(fā)學生注重顯微鏡下對每種病變結構特點的觀察，從而深刻地理解和記憶每種病變。

3.2.2組織芯片可以防止學生在考試中作弊病理學實驗考試和教學芯片中組織芯點的排布在位置上有所不同，是經(jīng)過重新篩選和排列組合的，針對每套芯片的試卷又可依據(jù)不同組織芯點順序和考試側重點設計出2～3套試題，因此考試時的試題組合方案可以非常多，而且在新一輪實驗考試中，可對不同座位的試卷編號進行快速調(diào)整，以有效地防止學生在切片考試中作弊。病理學實驗芯片考試，因為需要首先通過低倍鏡定位考題所涉及的組織芯點，學生就會自覺在低倍鏡和高倍鏡之間進行轉換，更加熟悉顯微鏡的使用。芯片考核方式中，切片的數(shù)量大幅減少，一張組織芯片即可包含10種不同的病變。組織芯片可以保證考試所用切片的質(zhì)量及視野基本相同，在很大程度上減少了不同考生間考試的差異，使學生之間的成績可比性增強。

4　病理學實驗課組織芯片教學的支持條件

病理學實驗課教學中應用組織芯片技術，雖然會極大地促進教學，但需要多方面條件的支持。第一，在教學過程中，需要緊密聯(lián)系臨床病理科，在臨床病理工作中長期地、積極地收集相關標本，以獲得充足的典型標本儲備。第二，要充分、透徹的了解和思考實驗課的目的、要求，才能合理的設計和組合芯片，達到更好的教學效果，這也是組織芯片應用于教學的精髓所在。第三，教學組織芯片的制作對技術要求更高，取材、厚度、范圍在一開始必須有精心考慮選擇，否則會對制作出的組織芯片的數(shù)量和質(zhì)量都造成一定的影響［14］。

5　小結

教學組織芯片雖然在前期的設計和制作中需要花費大量精力，但是一旦制作完成應用于教學，必定對實驗課的教學質(zhì)量和效果有著很大的提升。組織芯片這一新技術在病理學實驗課中的應用，也讓學生感到生物新技術的發(fā)展給醫(yī)學教育帶來的影響，另外也減少了學生在病理學學習中的困惑，并且為其他醫(yī)學形態(tài)學課程（如組織學），展現(xiàn)出美好前景。當然，組織芯片具有許多優(yōu)點的同時但也存有一定的局限性。由于組織芯片上的組織芯點較小，學生鏡下觀察到的病變有限［15］。另外，并非所有的病變都適用于組織芯片的觀察，比如胃潰瘍等，所以組織芯片也不能全部取代傳統(tǒng)切片，因此最好的方向是將兩者合理地結合起來，處理好兩者之間的關系，讓其互相補充，服務教學。傳統(tǒng)切片與組織芯片之間的合理組合可能會成為形態(tài)學教學今后的改革方向。

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The app lication of tissuem icroarray in pathology experim ent teaching

LISheng ZHANG Runqi HE Xinying
Department of Pathology，F(xiàn)aculty of Basic Medicine，Xi'an Medical University，ShaanxiProvince，Xi'an 710021，China

Tissuemicroarray（TMA）was applied to the detection of clinical disease in the early.In recent years，it has been gradually applied in the field of medical morphology teaching，especially in pathological experiment teaching. TMA showsmany advantages in teaching.It can effectively save the teaching resources and cost；can be centrally reflect the pathological changes；can ensure the consistency of teaching contents in the experimental group.It also can be designed according to different teaching purposes.The combination of TMA and traditional slice is likely to be the direction of the reform of pathology experimental teaching.

Tissuemicroarray；Teaching；Pathology；Experimental course

G642.0

A

1673-7210（2015）05（a）-0051-04

2015-01-01本文編輯：程銘）

陜西普通高等學校精品課程（陜教高［2011］40號-40）；陜西普通高等學校教學團隊（陜教高［2011］39號-99）。

李晟（1980-），女，湖南衡陽人，醫(yī)學碩士，主要從事病理學教學研究。

和新盈（1972-），女，陜西西安人，副教授，主要從事病理學教學研究。