三種動物組織芯片制備及其在教學(xué)中的應(yīng)用

許麗惠 袁立葶 王全溪 福建農(nóng)林大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院福州350002

三種動物組織芯片制備及其在教學(xué)中的應(yīng)用

許麗惠 袁立葶 王全溪＊福建農(nóng)林大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院福州350002

組織芯片在科學(xué)研究、臨床診斷上的應(yīng)用已較為廣泛，近年來也逐步被應(yīng)用到醫(yī)學(xué)形態(tài)學(xué)教學(xué)，但是在動物形態(tài)學(xué)上的研究和應(yīng)用并不多見。本文采用組織芯片技術(shù)，制備畜牧生產(chǎn)上常見的三種動物（豬、雞、鴨）全身組織器官的組織芯片，并運用到動物形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)中，與傳統(tǒng)切片的教學(xué)方法進(jìn)行比較、分析。制備的雞組織芯片涵蓋了11種器官，鴨組織芯片涵蓋了13種器官，豬組織芯片涵蓋了14種器官。3種動物組織芯片在動物形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)上的應(yīng)用結(jié)果表明，組織芯片可以大大節(jié)省學(xué)生更換切片的時間，增加各器官的對比觀察，提高教學(xué)效果。

動物組織芯片動物形態(tài)學(xué)教學(xué)

組織芯片是將數(shù)十個至上千個小組織整齊地排放于同一張載玻片上的微縮芯片[1]。組織芯片因其有體積小[2]、通量高[3]、樣本豐富[4]、省時快速等特點而被廣泛應(yīng)用于人類后基因組學(xué)[5]、人類疾病相關(guān)驗證、新藥開發(fā)、治療過程的追蹤以及預(yù)測基因表達(dá)后續(xù)發(fā)展[6-8]等多方面的研究。但是組織芯片在動物領(lǐng)域上的研究、應(yīng)用并不多見。鴨、雞、豬是目前集約化生產(chǎn)中的常見動物，在它們的生長過程中不可避免地會遭遇疾病的侵襲?，F(xiàn)有文獻(xiàn)報道，利用組織芯片技術(shù)對患病的動物進(jìn)行診療，已取得良好成效。

動物形態(tài)學(xué)實驗是理論課的繼續(xù)和深化，其目的在于驗證理論知識，承擔(dān)著理論聯(lián)系實際、強(qiáng)化對形態(tài)概念理解的作用。傳統(tǒng)的實驗課教學(xué)多以掛圖、幻燈片、光鏡觀察切片等方式組織教學(xué)，教師將組織切片置于顯微鏡下給學(xué)生演看一遍，學(xué)生按實驗指導(dǎo)要求進(jìn)行觀察、繪圖。該種以演示及驗證為主的傳統(tǒng)實驗，對于學(xué)生綜合分析、解決實際問題能力的培養(yǎng)較難達(dá)到。教育部在《關(guān)于全面提高高等教育質(zhì)量的若干意見》中提出了“創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式-創(chuàng)新教育教學(xué)方法，倡導(dǎo)啟發(fā)式、探究式、討論式、參與式教學(xué)”等建議。為增強(qiáng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、啟發(fā)學(xué)生的思維、強(qiáng)化學(xué)生的動手能力，我們在原有的實驗教學(xué)基礎(chǔ)上，提出“基于組織芯片技術(shù)設(shè)計性實驗的開發(fā)與探索”。

1 材料與方法

1.1 制備組織芯片（1）選取健康的鴨、雞各1羽，豬1頭，分別取其消化管、呼吸器官、免疫器官、循環(huán)器官等，經(jīng)取材、固定、脫水、透明、浸蠟、包埋制成組織蠟塊后，進(jìn)行石蠟切片制作。（2）石蠟切片經(jīng)蘇木精-伊紅（HE）染色后，在光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行定位，即在HE片上圈出需要取點的區(qū)域（如氣管組織圈出黏膜層、黏膜下層和外膜的區(qū)域）。（3）受體蠟塊的制作，根據(jù)需要制作合適孔徑的受體蠟塊。（4）陣列的排布，蠟塊取點。陣列排好后，按照陣列把蠟塊和對應(yīng)的HE片排好，然后按照陣列取樣，把取好的樣本放入受體蠟塊中。（5）融合，芯片蠟塊的制作。取完樣的受體蠟塊進(jìn)行融合，最后得到完成的芯片蠟塊。（6）芯片蠟塊進(jìn)行切片，HE染色。

1.2 組織芯片在動物形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)上的應(yīng)用

1.2.1 組織芯片與普通組織切片的比較將制備獲得的組織芯片與傳統(tǒng)教學(xué)中所用的普通切片進(jìn)行數(shù)量、外觀形態(tài)及顯微鏡下形態(tài)的比較，區(qū)別兩者之間的異同。

1.2.2 組織芯片與普通切片在教學(xué)中的應(yīng)用比較這部分的比較主要是授課方式及授課效果上的比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 組織芯片與普通組織切片的比較組織芯片的最大特點是可以將多種組織集合在一張載玻片上，見圖1，一張組織芯片可以取代數(shù)十張普通組織切片。圖2從上而下依次是鴨、雞、豬的組織芯片，鴨組織芯片中含有的組織包括心臟、胸腺、脾臟、食管、胃、十二指腸、空腸、回腸、肝臟、肺臟、腎臟；雞組織芯片在鴨組織芯片的基礎(chǔ)上增加了胰腺、淋巴結(jié)；豬組織芯片則是在前兩者的基礎(chǔ)上增加了骨骼?。v橫切）。單張的普通組織切片大多數(shù)可以眼觀區(qū)別出不同，但是組織芯片則不能，見圖3。顯微鏡下的組織形態(tài)觀察大致相同，以食管為例，圖4中A、B分別為普通組織切片、組織芯片在顯微鏡下的觀察結(jié)果。

圖1 組織芯片與普通切片的比較

圖2 三種動物的組織芯片

圖3 組織芯片與普通切片中單一組織的眼觀比較

圖4 組織芯片與普通切片相同器官組織在顯微鏡下的比較（40倍）

2.2 組織芯片在動物形態(tài)學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用通過與傳統(tǒng)的教學(xué)方式、考核方法相比較，學(xué)生在原先的學(xué)習(xí)中主要利用肉眼所觀察到的組織切片形態(tài)進(jìn)行記憶，死記硬背，馬虎應(yīng)試，并未從內(nèi)容上深入辨別、認(rèn)識、理解每種組織，不利于動物形態(tài)學(xué)課程的學(xué)習(xí)與掌握。而利用組織芯片替換普通切片進(jìn)行教學(xué)示范與考核，因單從外觀形態(tài)已經(jīng)很難分辨出組織的不同，這就迫使學(xué)生化被動為主動，提高學(xué)習(xí)能動性，踏踏實實地從小、從基礎(chǔ)學(xué)起，認(rèn)真學(xué)習(xí)不同組織在顯微鏡下的結(jié)構(gòu)特點，為整個動物形態(tài)學(xué)的學(xué)習(xí)打下堅實的基礎(chǔ)。

動物形態(tài)學(xué)實驗的考試方式一直困擾著我們，如何才能有效地考核學(xué)生是否掌握相關(guān)知識點，并能夠在有限的時間內(nèi)完成考核？多年來，我們嘗試了多種考核方式（見表1），通過比較發(fā)現(xiàn)，利用組織芯片來進(jìn)行動物形態(tài)學(xué)考試可節(jié)約時間，掌握內(nèi)容多，學(xué)生可利用組織芯片的高分辨率掃描圖復(fù)習(xí)，學(xué)習(xí)主動性強(qiáng)，效果好。

3 討論

在制作豬、雞、鴨3種動物組織芯片的過程中，發(fā)現(xiàn)制作組織芯片比普通組織切片需要更多的組織蠟塊與切片，制作步驟也較為復(fù)雜，因此，對操作的精準(zhǔn)性、細(xì)致性要求就更高，只有如此才能保證組織芯片的完整性[9]。另外，制得的組織芯片數(shù)量相對較少，這主要是考慮到將其應(yīng)用于本科生的形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)知識教學(xué)，不能給學(xué)生太重的學(xué)習(xí)任務(wù)[10]，否則就會造成學(xué)習(xí)壓力驟增，學(xué)習(xí)效果可能適得其反。

組織芯片替代普通切片應(yīng)用于動物形態(tài)學(xué)教學(xué)與考核，優(yōu)勢明顯可見。一是可以節(jié)省很多材料，不再像以往需要一大盒的組織切片，而只需幾張組織芯片就能夠滿足學(xué)生學(xué)習(xí)的需要，同時也可以保證大多數(shù)學(xué)生所拿到組織芯片切片的質(zhì)量、視野觀察的一致性，大大減少了因教學(xué)需求大而造成的切片質(zhì)量、視野的不一致與落差，這與張敏[11]的研究報道相類似。二是可以大大減少教師實驗課前準(zhǔn)備的工作量，進(jìn)而提高工作效率。三是有利于學(xué)生對所學(xué)知識進(jìn)行比較、復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)的形態(tài)學(xué)知識，能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)中學(xué)生容易遺忘已學(xué)形態(tài)學(xué)知識的不足。四是可以根據(jù)教學(xué)需要、考核需要將同一種動物的不同器官、不同動物的同種器官做成組織芯片，便于教師講解、分析授課重點，利于學(xué)生進(jìn)行橫向、縱向比較學(xué)習(xí)，進(jìn)一步鞏固教學(xué)效果。

組織芯片除了在科學(xué)研究以及臨床診斷上應(yīng)用較為廣泛，在動物形態(tài)學(xué)課程教學(xué)、考核中也具有其特有的優(yōu)勢，對于教學(xué)質(zhì)量、教學(xué)效果的提高也有其不可或缺的作用。當(dāng)然，在制作組織芯片的過程中，我們也明白了其制作技術(shù)的復(fù)雜性：不但要考慮到所取樣品與教學(xué)內(nèi)容之間的相關(guān)性，而且還必須考慮到所取樣品大小在脫水、透明等過程中的一致性，以確保組織芯片最終順利制成。

總而言之，通過研究、探索、實踐和比較，將組織芯片技術(shù)應(yīng)用到我們動物形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)課程的教學(xué)與考核，有利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的主觀能動性，進(jìn)而提高學(xué)習(xí)效果，提高教學(xué)質(zhì)量。

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表1 組織芯片與普通切片在多種考核方式中的比較

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The preparation of tissue microarray of three kinds of animal and its application on teaching

Xu Lihui Yuan Liting Wang Quanxi*
（College of Animal Science,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002）

Tissue microarray has a wildly used in scientific research and clinical diagnosis.It is also applied in teaching area of medical morphology in recent years.But it isn't wildly applied in animal morphology.This study wanted to prepare the tissue microarray of three kinds of animal(chick,duck,pig)and applied it into the teaching of animal morphology,then we compared the effect of the two teaching.The results showed that the tissue microarray of three kinds of animal was successfully prepared.The tissue microarray of chick included 11 tissues.The tissue microarray of duck included 13 tissues.The tissue microarray of pig included 14 tissues.And the application of tissue microarray in teaching showed that the tissue microarray instead of tissue slice could save the time for students to replace slices and increase the teaching effects.

Animal Tissue microarray Animal morphology Teaching

A

1003-4331（2017）04-0016-04

福建農(nóng)林大學(xué)本科教學(xué)改革項目（111415041、111416118）資助。

許麗惠（1987-），女，福建龍海人。碩士，助理實驗師，從事基礎(chǔ)獸醫(yī)學(xué)的研究。E-mail:xulihui314@qq.com。

＊通信作者：王全溪，副教授，博士，碩士生導(dǎo)師。E-mail: wqx608@126.com。