專業(yè)數(shù)據(jù)庫在藥學(xué)課程教育中的應(yīng)用

王啟+薩如拉+劉廣達(dá)

【摘要】隨著計算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)庫在藥學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用越來越重要。文章對一系列與藥學(xué)專業(yè)相關(guān)的主流數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了綜述，介紹這些數(shù)據(jù)庫目前在藥學(xué)教育中可以起到的作用，并對今后數(shù)據(jù)庫在藥學(xué)教育中的作用進(jìn)行了展望。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)庫 藥學(xué)教育 互聯(lián)網(wǎng)

【中圖分類號】G642.0 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）05-0236-02

隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，基于互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)庫在內(nèi)容和功能上均有了較快的發(fā)展。數(shù)據(jù)庫除了在科研方面起到重要作用以外，在教學(xué)方面也日益成為一項重要的工具。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫主要具有文獻(xiàn)檢索功能，隨著文獻(xiàn)檢索型數(shù)據(jù)庫規(guī)模擴(kuò)大，跨專業(yè)趨勢明顯，使用已經(jīng)較為簡便和普及，一些大型的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫已為廣大師生所熟知。而一些以具體數(shù)據(jù)和信息為主要檢索對象的數(shù)據(jù)庫則向著更專業(yè)的方向發(fā)展，不斷增加專業(yè)信息的存儲量，并提供與專業(yè)相關(guān)的計算與分析功能，在藥學(xué)科研和教學(xué)領(lǐng)域起到重要的作用。藥學(xué)人才培養(yǎng)可定位為研究型人才、應(yīng)用型人才和服務(wù)型人才[1]。藥學(xué)專業(yè)的學(xué)習(xí)跨越化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)三大領(lǐng)域，所涉及的知識面寬，在學(xué)習(xí)中所需掌握的知識點(diǎn)多，特定的機(jī)理也較為復(fù)雜。在藥學(xué)院的課程中利用專業(yè)數(shù)據(jù)庫對特定的知識點(diǎn)進(jìn)行講解，將有助于學(xué)生加深對課本知識的理解，增加學(xué)生對知識掌握的深度。在藥學(xué)教育中加入對藥學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)庫的學(xué)習(xí)，將有助于培養(yǎng)學(xué)生自己動手解決具體問題的能力、自我學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。

一、藥學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)庫及其在藥學(xué)教育中的應(yīng)用

1.有機(jī)化學(xué)類相關(guān)數(shù)據(jù)庫

在學(xué)習(xí)有機(jī)化學(xué)中立體化學(xué)相關(guān)知識時，一些概念比較抽象，僅通過二維的圖像不容易使學(xué)生理解。ChemBioFnder 數(shù)據(jù)庫[2]和PubChem數(shù)據(jù)庫[3]是常用的化學(xué)數(shù)據(jù)庫，這兩個數(shù)據(jù)庫均提供以化學(xué)式檢索的功能?？蓹z索到化學(xué)藥品的2D 結(jié)構(gòu)式和3D模型?；衔锏?D模型可以幫助學(xué)生更好的理解立體化學(xué)中的相關(guān)概念。數(shù)據(jù)庫提供了大量的化合物的相關(guān)信息，這使得學(xué)生可以在書中的例子外，檢索感興趣的化合物，分析實踐中遇到的問題。ChemBioFnder 數(shù)據(jù)庫還提供化學(xué)專業(yè)軟件ChemOffice 系列工具包的鏈接，其中的ChemDraw可以幫助教師繪制化合物的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)圖，Chem3D還可繪制化合物的3D圖形，有助于課堂講解。PubChem數(shù)據(jù)庫還提供化合物的生物活性，生物檢定法等信息，對化合物相關(guān)實驗有較為詳細(xì)的描述，并列出引用文獻(xiàn)，有助于學(xué)生了解該化合物較全面的信息。

2.生物化學(xué)與分子生物學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)庫

生物化學(xué)中代謝途徑是重要的知識點(diǎn)，代謝途徑之間的聯(lián)系十分復(fù)雜，在課本中僅對主要的代謝途徑進(jìn)行介紹，并不能掌握分支途徑之間的聯(lián)系和代謝途徑的全貌。KEGG數(shù)據(jù)庫[4]是一個大型綜合數(shù)據(jù)庫，主要內(nèi)容包括系統(tǒng)信息、基因信息、化學(xué)信息和健康信息。KEEG數(shù)據(jù)庫中最獨(dú)特的數(shù)據(jù)模塊是分子網(wǎng)絡(luò)，對細(xì)胞和組織的系統(tǒng)功能、分子間相互作用、反應(yīng)和關(guān)系網(wǎng)絡(luò)以關(guān)系圖的方式進(jìn)行展現(xiàn)。它的圖形界面十分便于分析和解讀。通過對該數(shù)據(jù)庫的學(xué)習(xí)，可以加深學(xué)生對代謝途徑的認(rèn)識，拓展主要代謝途徑以外其它代謝途徑的學(xué)習(xí)，更有助于提高學(xué)生對整個生物系統(tǒng)復(fù)雜性的認(rèn)識。

基因是生物化學(xué)和分子生物學(xué)中的重要概念。GenBank數(shù)據(jù)庫[5]、EMBL核酸庫[6]和DDBJ數(shù)據(jù)庫[7]是國際上著名的三大核酸序列數(shù)據(jù)庫。通過對這些數(shù)據(jù)庫的學(xué)習(xí)可以加深對基因概念的認(rèn)識。學(xué)生可以通過檢索獲得特定基因的序列，在實驗課程中設(shè)計特定引物通過聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）的方法檢測相應(yīng)的基因序列。通過檢索人類基因組，細(xì)菌基因組等數(shù)據(jù)，可以使學(xué)生在整體上對基因組的概念有更好的認(rèn)識。蛋白質(zhì)也是生物化學(xué)中的一個重要的知識點(diǎn)。蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫有SWISS-PROT[8]、PIR-PSD[9]和PDB[10]等。在講解相關(guān)知識點(diǎn)時，可以查詢蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫，將蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)以圖片形式在課堂直觀地展現(xiàn)，有助于學(xué)生對蛋白質(zhì)作用位點(diǎn)的認(rèn)識。如有教師通過檢索PDB數(shù)據(jù)庫，查找卡托普利與人血管緊張素轉(zhuǎn)化酶的晶體復(fù)合物，通過相關(guān)專業(yè)軟件將其轉(zhuǎn)換成圖片格式，再對作用方式加以講解說明，相關(guān)知識點(diǎn)就變得直觀，而且易于理解[11]。在生物化學(xué)領(lǐng)域有一些較新的概念，課本中對于其功能的描述僅限于前期的研究，但由于是研究熱點(diǎn)問題，新的作用機(jī)理也在不斷被發(fā)現(xiàn)，有必要對這種知識點(diǎn)進(jìn)行跟蹤。如MicroRNAs（miRNAs）是在真核生物中發(fā)現(xiàn)的一類內(nèi)源性的具有調(diào)控功能的非編碼RNA，最近的研究表明miRNA參與各種各樣的調(diào)節(jié)途徑，包括發(fā)育、病毒防御、造血過程、器官形成、細(xì)胞增殖和凋亡等。由于其重要的作用，在生物化學(xué)課程中也是一個較為重要的知識點(diǎn)。miRBase數(shù)據(jù)庫[12]作為目前最權(quán)威和完整的miRNA數(shù)據(jù)庫，已經(jīng)收錄了一百余個物種中超過10000個miRNA記錄。這對學(xué)生深入了解miRNA的概念，跟蹤最新的miRNA研究提供了幫助。病毒的結(jié)構(gòu)是分子生物學(xué)中與藥學(xué)專業(yè)結(jié)合較緊密的知識點(diǎn)。VIPR數(shù)據(jù)庫[13]可以檢索病毒的基因組、免疫表位和3D蛋白結(jié)構(gòu)，并提供核酸序列對比，系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系分析等功能。這些數(shù)據(jù)有助于學(xué)生深入理解病毒的結(jié)構(gòu)，對比不同病毒的結(jié)構(gòu)差異。

3.藥理學(xué)與藥物毒理學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)庫

藥理學(xué)研究藥物與機(jī)體（含病原體）相互作用規(guī)律及其原理。藥理學(xué)課程對主要藥物類別的藥理作用，不良反應(yīng)等內(nèi)容進(jìn)行學(xué)習(xí)。藥品的作用機(jī)理十分復(fù)雜，具體藥品有著自己的藥理學(xué)特性。在授課中使用專業(yè)數(shù)據(jù)庫查詢某種具體藥物的藥理學(xué)特性，并進(jìn)行講解，可以使學(xué)生更深入地了解藥理學(xué)特性的復(fù)雜性。Drug Information 數(shù)據(jù)庫[14]可提供全面的藥品藥理學(xué)特性，包括藥物的概述、不良反應(yīng)、劑量、藥品與其它藥品同時使用時可能產(chǎn)生的不良作用等方面內(nèi)容。該數(shù)據(jù)庫對藥理特性的記錄十分詳細(xì)，可以達(dá)到數(shù)萬字，這樣可以使學(xué)生更深入地了解藥物的作用機(jī)理及應(yīng)注意的事項，有助于幫助學(xué)生拓展對藥理學(xué)的學(xué)習(xí)。具有相似功能的數(shù)據(jù)庫還有RxList[15]數(shù)據(jù)庫，RxList數(shù)據(jù)庫是美國的一個處方藥物查尋網(wǎng)址，該數(shù)據(jù)庫對具體藥物有詳細(xì)的介紹，在醫(yī)院藥師面對快速更新的新藥市場時，該網(wǎng)站由于更新速度快，成為廣泛使用的處方藥物查詢手冊。DrugBank數(shù)據(jù)庫[16]可以檢索多種藥物的靶點(diǎn)，這個功能在研發(fā)新藥上有著重要的作用，也有助于學(xué)生們對藥理學(xué)的學(xué)習(xí)。

TOXNET數(shù)據(jù)庫[17]，內(nèi)容涵蓋藥物及其它化合物毒性數(shù)據(jù)，包括藥物及化學(xué)藥品的生物化學(xué)、藥理學(xué)、生理學(xué)和毒理學(xué)作用等，是一個綜合數(shù)據(jù)庫，它包含HSDB、CCRIS、GENETOX、IRIS、ITER、LactMed等數(shù)據(jù)庫。各數(shù)據(jù)庫分別存儲不同的毒性數(shù)據(jù)，如毒理學(xué)、危險評價數(shù)據(jù)、基因毒理學(xué)和致癌性數(shù)據(jù)等。使用TOXNET數(shù)據(jù)庫中的HSDB數(shù)據(jù)庫檢索藥物，結(jié)果包括藥物概述、對人體健康影響、急救醫(yī)療、動物毒性研究、代謝和藥代動力學(xué)等方面詳細(xì)的介紹。TOXNET數(shù)據(jù)庫中的LactMed數(shù)據(jù)庫包含超過450種藥品在母乳、嬰兒血液中的水平，服用藥物后母乳喂養(yǎng)嬰兒的潛在影響等信息。對該數(shù)據(jù)庫的學(xué)習(xí)不僅可以幫助藥物毒理學(xué)知識的學(xué)習(xí)，也可以幫助學(xué)生了解藥品使用的在各個方面需要注意的問題。TOXNET數(shù)據(jù)庫也包括對非藥物化合物的危害描述，掌握TOXNET數(shù)據(jù)庫的檢索功能，有利于提高學(xué)生在實驗及日后的工作中使用特定化合物的安全性。

4.藥物化學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)庫

REAXYS數(shù)據(jù)庫[18]的Synthesis Plans 功能為化合物的合成提供了更多的操作路線，為研究創(chuàng)新提供了有效途徑。從檢索結(jié)果到?jīng)Q策輔助，從多步反應(yīng)研究、反向合成分析到合成路線設(shè)計，均可實現(xiàn)無縫對接。REAXYS數(shù)據(jù)庫依據(jù)化學(xué)家的思考和工作方式而設(shè)計，其特色和功能代表了當(dāng)前化學(xué)文摘型數(shù)據(jù)庫在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的發(fā)展趨勢，對化學(xué)文摘型數(shù)據(jù)庫以及整個科技文獻(xiàn)信息工作均有很好的借鑒意義[19]。REAXYS數(shù)據(jù)庫下還專門設(shè)有“教育與研究”欄目，闡述REAXYS數(shù)據(jù)庫在教育中的作用。強(qiáng)調(diào)在教學(xué)中使用REAXYS數(shù)據(jù)庫可以培養(yǎng)讓學(xué)生迅速找到所需信息的能力。并提供幫助教師在教學(xué)中使用REAXYS數(shù)據(jù)庫的示例下載，教師可以根據(jù)示例在課堂中講解REAXYS數(shù)據(jù)庫的使用。REAXYS數(shù)據(jù)庫還具有詢問功能，可以以詢問的方式進(jìn)行檢索，從而可以大大提高對特定問題的檢索效率。ZINC 數(shù)據(jù)庫[20]是一個可以進(jìn)行虛擬篩選的免費(fèi)三維數(shù)據(jù)庫，ZINC具有強(qiáng)大的針對專業(yè)需求的檢索方式，ZINC 數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果是與輸入結(jié)構(gòu)相類似的一系列化合物。這對于藥物的虛擬篩選及藥物設(shè)計很有幫助。前文述及的KEGG數(shù)據(jù)庫在藥物化學(xué)研究中也有重要作用。目前KEGG數(shù)據(jù)庫著重發(fā)展的疾病代謝網(wǎng)絡(luò)有助于研究疾病致病機(jī)理以及藥物作用靶點(diǎn)。因此，KEGG 數(shù)據(jù)庫在生物合成以及藥物設(shè)計方面將會得到越來越廣泛的應(yīng)用。對藥物化學(xué)數(shù)據(jù)庫的掌握，可以增強(qiáng)學(xué)生對藥物合成流程的理解，提高學(xué)生整合信息及文獻(xiàn)的能力，也有助于培養(yǎng)學(xué)生的科研能力和獨(dú)立解決問題的能力。

5.藥事管理相關(guān)數(shù)據(jù)庫

藥事管理主要是對藥品進(jìn)行監(jiān)督，要了解藥品各方面的信息。多個數(shù)據(jù)庫可以查詢藥品的相關(guān)信息。如國家食品藥品監(jiān)督管理總局?jǐn)?shù)據(jù)庫[21]是我國最權(quán)威的藥品數(shù)據(jù)庫，提供國產(chǎn)藥品和進(jìn)口藥品的基本信息，還可以檢索GMP認(rèn)證、基本藥物生產(chǎn)企業(yè)入網(wǎng)目錄、中藥保護(hù)品種信息和藥物注冊相關(guān)專利信息公開公示等藥事管理所涉及的信息。藥智網(wǎng)醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫[22]可查到國內(nèi)外藥品標(biāo)準(zhǔn)全文以及標(biāo)準(zhǔn)紅外光譜圖，藥品說明書，藥材標(biāo)準(zhǔn)信息等較為全面的信息。國家人口與健康科學(xué)數(shù)據(jù)共享平臺-藥學(xué)數(shù)據(jù)中心[23]專門設(shè)置藥事管理子目錄，其中包含藥品行政保護(hù)數(shù)據(jù)庫、國產(chǎn)藥品數(shù)據(jù)庫、藥品商品名通用名稱數(shù)據(jù)庫、OTC說明書數(shù)據(jù)庫、國家基本藥物數(shù)據(jù)庫、藥品廣告管理數(shù)據(jù)庫、進(jìn)口藥品數(shù)據(jù)庫和新藥研發(fā)政策庫。通過對藥事管理相關(guān)數(shù)據(jù)庫的使用，可以使學(xué)生掌握獲得所需藥品信息的方法，也可以學(xué)習(xí)更多的藥事管理相關(guān)政策。

二、數(shù)據(jù)庫在藥學(xué)教育中作用的展望

隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的不斷發(fā)展，使用專業(yè)數(shù)據(jù)庫輔助教學(xué)將變得越來越普遍，成為教學(xué)中的重要工具。由于教材各版本具有一定的更新周期，一些最新的信息往往難以出現(xiàn)在課本中。而目前數(shù)據(jù)庫的更新速度不斷加快。一些科研論文一旦發(fā)表，其中的代謝途徑、信號通路等信息將會快速收錄到數(shù)據(jù)庫中，結(jié)合數(shù)據(jù)庫中的信息學(xué)習(xí)課本知識，將提高學(xué)生跟蹤和掌握最新知識的能力。數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，也會對學(xué)生的課外自學(xué)產(chǎn)生較大的幫助，如上文述及的REAXYS數(shù)據(jù)庫目前就具有以提問的方式進(jìn)行檢索的功能，隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，數(shù)據(jù)庫將在回答更專業(yè)的具體問題上變得更加強(qiáng)大，成為課堂授課重要的補(bǔ)充。數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)信息的更新來自于全球科技工作者的科研成果，歐美等發(fā)達(dá)國家的教師在藥學(xué)教育中也會選擇知名的專業(yè)數(shù)據(jù)庫來輔助教學(xué)，通過使用相同的專業(yè)數(shù)據(jù)庫，將有助于我國藥學(xué)教育與世界接軌。藥學(xué)專業(yè)相關(guān)軟件與數(shù)據(jù)庫的結(jié)合，也將對藥學(xué)教育產(chǎn)生重要的影響，如美國Model Science公司的Model Chemlab軟件[24]可以在電腦上模擬化學(xué)實驗，并對化學(xué)實驗過程中產(chǎn)生的錯誤進(jìn)行分析，可以預(yù)見，此類軟件結(jié)合數(shù)據(jù)庫功能，將成為藥學(xué)實驗教育中重要的輔助工具，可以在有限的時間內(nèi)極大地增加學(xué)生對不同實驗的操作，也可以在教學(xué)中避免一些毒性較大的實驗。

數(shù)據(jù)庫技術(shù)正處在快速地發(fā)展中，藥學(xué)專業(yè)相關(guān)的數(shù)據(jù)庫功能也將越來越強(qiáng)大，在藥學(xué)領(lǐng)域也將會起到越來越重要的作用。藥學(xué)專業(yè)的教師和學(xué)生需要對本專業(yè)相關(guān)數(shù)據(jù)庫的更新保持關(guān)注，以便更有效地解決學(xué)習(xí)和實踐中所遇到的問題。目前，許多互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫已經(jīng)具有了云計算功能。而隨著云計算功能的進(jìn)一步發(fā)展，某些數(shù)據(jù)庫尤其是生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)分析能力將得到極大的拓展。不斷更新和細(xì)化的生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫在研究疾病的發(fā)生、早期診斷和預(yù)防等方面都將起到越來越重要的作用。將來數(shù)據(jù)庫很有可能將不僅起到檢索作用，更有可能成為藥學(xué)專業(yè)中不可或缺的工具。如在臨床藥學(xué)服務(wù)中收集病人信息并制定監(jiān)測計劃，這就需要將病人的基本信息，藥物信息及實驗室化驗結(jié)果輸入數(shù)據(jù)庫[25]進(jìn)行分析，隨著數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展，這種分析將由單一數(shù)據(jù)庫分析向跨數(shù)據(jù)庫分析發(fā)展。云計算技術(shù)的發(fā)展將帶動跨數(shù)據(jù)庫分析快速發(fā)展，極大地提高上述數(shù)據(jù)分析的速度和精確度。從而更準(zhǔn)確地監(jiān)控患者對藥物的反應(yīng)。隨著移動設(shè)備功能的進(jìn)一步拓展，移動設(shè)備也可以快速訪問大型互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，成為改善醫(yī)療服務(wù)的重要工具，為藥師和患者提供幫助[26]。數(shù)據(jù)庫知識將在藥學(xué)教育中起到越來越重要的作用。只有在藥學(xué)教學(xué)中推動對藥學(xué)相關(guān)數(shù)據(jù)庫的學(xué)習(xí)，才能趕上越來越快的技術(shù)發(fā)展，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和綜合素質(zhì)。

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