基于規(guī)范性、溯源性和科學(xué)性的藥代動力學(xué)實驗教學(xué)改革

姜福林，管宴萍，陳江英，李嘉麗，金晶，畢惠嫦，黃民，鐘國平

中山大學(xué)藥學(xué)院 (廣州 510006)

藥代動力學(xué)(Pharmacokinetics，PK)，即藥物代謝動力學(xué)，研究藥物在體內(nèi)的含量隨時間變化規(guī)律的學(xué)科。該學(xué)科同時綜合了化學(xué)動力學(xué)、數(shù)學(xué)和分析化學(xué)等相關(guān)知識，與藥效學(xué)、毒理學(xué)共同組成藥物研發(fā)過程中重要的評價體系，具有綜合性強(qiáng)、應(yīng)用性強(qiáng)、創(chuàng)新性強(qiáng)等特點。藥代動力學(xué)實驗是本校藥學(xué)專業(yè)本科生的主要專業(yè)課程之一，對于學(xué)生今后從事包括科研在內(nèi)的藥學(xué)相關(guān)工作，尤其是開展藥物非臨床研究、臨床研究和治療藥物監(jiān)測(Therapeutic drug monitoring，TDM)等，均具有十分重要的作用。藥代動力學(xué)實驗教學(xué)作為藥代動力學(xué)相關(guān)課程的重要組成部分，可以使學(xué)生更好地掌握藥代動力學(xué)的基本理論，強(qiáng)化基本技能和動手實踐能力。

藥代動力學(xué)實驗涉及多個學(xué)科知識，課時較長，實驗影響因素多，教師在選定教學(xué)實驗內(nèi)容時要考慮操作難度、實驗設(shè)計、藥物選擇、檢測方法等多個方面。目前國內(nèi)的藥代動力學(xué)本科教學(xué)實驗正處于摸索和發(fā)展階段[1- 4]。在內(nèi)容設(shè)置上，本課程采用驗證性實驗、探索性實驗和自主設(shè)計性實驗等多種方式相結(jié)合[5]；在教學(xué)方法上從方法式教學(xué)向應(yīng)用式教學(xué)轉(zhuǎn)變，以問題為導(dǎo)向，增加學(xué)生與教師之間的交流，借助多維互動的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將實驗教學(xué)與在線學(xué)習(xí)結(jié)合起來，使學(xué)生學(xué)習(xí)成為一個互動的、連續(xù)的、即時反饋的動態(tài)過程[6- 8]；在考核方式上[9-10]采用多元化考核方式，包括平時成績、實驗操作、數(shù)據(jù)處理、實驗報告等方面，可客觀公正地評價學(xué)生的實驗學(xué)習(xí)情況，正確引導(dǎo)學(xué)生，調(diào)動學(xué)生主觀能動性。

藥代動力學(xué)實驗教學(xué)改革的初衷在于提高學(xué)生的基本知識和專業(yè)技能，促進(jìn)專業(yè)綜合素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展，培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神的藥學(xué)專業(yè)人才。但是，基于藥代動力學(xué)研究的藥代動力學(xué)實驗，由于教學(xué)管理認(rèn)識或?qū)嶒灄l件的不足等原因，長期以來教師對藥代動力學(xué)實驗過程的規(guī)范性、溯源性、科學(xué)性等要求不重視，不管是培養(yǎng)學(xué)生的工匠意識、邏輯思維，還是培養(yǎng)學(xué)生的客觀真實、科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，均存在一定欠缺，不能及時與社會實際進(jìn)行交互對接，達(dá)不到預(yù)期的教學(xué)效果。

如何針對上述情況，結(jié)合藥代動力學(xué)實驗的特點，改進(jìn)教學(xué)方法，根據(jù)相應(yīng)教材[11]等，本教師團(tuán)隊將源于藥物臨床試驗質(zhì)量管理規(guī)范(GCP)的規(guī)范性、溯源性、科學(xué)性等理念引入藥代動力學(xué)實驗教學(xué)的課堂全過程中，從實驗設(shè)計、實驗準(zhǔn)備、實驗步驟、實驗結(jié)果、數(shù)據(jù)管理與統(tǒng)計、實驗報告等環(huán)節(jié)，對學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生對實驗規(guī)范性、溯源性、科學(xué)性的認(rèn)識，明確相關(guān)要求，并在實驗中進(jìn)行實踐，讓學(xué)生在大學(xué)本科階段就對藥物臨床試驗的高要求進(jìn)行熟悉，這對培養(yǎng)學(xué)生產(chǎn)生對科研過程與科研數(shù)據(jù)的敬畏之心，激發(fā)其科研興趣，全面提高其藥學(xué)技能，具有積極作用和重要意義。

1 藥代動力學(xué)實驗教學(xué)的特點和存在的問題

藥代動力學(xué)實驗課程是在生物藥劑學(xué)與藥物動力學(xué)等課程的基礎(chǔ)上，為藥學(xué)專業(yè)高年級本科學(xué)生開設(shè)的必修實驗課程。學(xué)生在學(xué)完藥理學(xué)和藥物分析化學(xué)，具備相關(guān)基礎(chǔ)知識和技能，包括動物操作、儀器分析等。實驗一般選取特定藥物在正常動物體內(nèi)進(jìn)行藥代動力學(xué)參數(shù)測定。教學(xué)內(nèi)容主要包括生物樣本濃度測定方法的建立與驗證，實驗動物的選擇、給藥與采樣、未知樣本濃度測定，藥代動力學(xué)數(shù)據(jù)處理、參數(shù)計算與結(jié)果分析、藥代動力學(xué)實驗統(tǒng)計報告的撰寫等過程[11]。

根據(jù)文獻(xiàn)報道[12]和實際教學(xué)中的體會，結(jié)合藥代動力學(xué)實驗的特點，筆者總結(jié)以下幾個方面的問題：第一，本實驗操作步驟多，而且使用到多種儀器，包括分析天平、離心機(jī)、移液槍、真空干燥箱、高效液相色譜儀等，但在實驗中發(fā)現(xiàn)各小組成員的分工和配合存在問題，使得實驗過程記錄不詳細(xì)，儀器使用記錄不完整，在分析問題與解決問題時無法溯源。第二，本科實驗一般選擇家兔作為實驗動物，因為家兔相對溫順，體型較大鼠、小鼠大，有利于保障學(xué)生操作的安全性和可行性。但是家兔的口服灌胃操作難度較大，需要兩到三名學(xué)生協(xié)助完成，操作不當(dāng)可引起家兔異常死亡，影響實驗進(jìn)程。第三，采血及生物樣本前處理過程持續(xù)時間長，需要充分利用這段時間。第四，傳統(tǒng)的單一化教學(xué)模式使得學(xué)生根據(jù)教學(xué)實驗方案按部就班地驗證實驗結(jié)果，無法全面理解實驗方案設(shè)計思路，也限制了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性。針對以上問題，筆者提出了強(qiáng)化實驗的規(guī)范性、溯源性和科學(xué)性，從三個方面實施藥代動力學(xué)實驗教學(xué)改革，以提升實驗教學(xué)質(zhì)量和效果。

2 藥代動力學(xué)實驗教學(xué)改革

2.1 規(guī)范性

規(guī)范性是實現(xiàn)藥代動力學(xué)實驗溯源性和科學(xué)性的保障，它要求整個實驗過程中操作規(guī)范且有章可循，這也是實驗重復(fù)性的重要保證。因此在實驗教學(xué)中如何讓本科生培養(yǎng)規(guī)范性意識并付諸實踐，并在實驗的各個環(huán)節(jié)體現(xiàn)出來，是值得思考的重要問題。

藥代動力學(xué)實驗課程應(yīng)首先制定實驗室管理制度、藥代動力學(xué)實驗管理要求、實驗記錄要求，并安排常規(guī)儀器設(shè)備的培訓(xùn)。實驗記錄的規(guī)范性要求按照給定的內(nèi)容格式真實、及時、準(zhǔn)確、完整地記錄實驗過程，便于查詢和審核。各學(xué)生小組成員合理分工和密切配合，由記錄人員將實驗過程每一環(huán)節(jié)記錄于規(guī)定的表格中，并經(jīng)實驗操作者本人確認(rèn)簽名，每次實驗結(jié)束后再由實驗負(fù)責(zé)人和記錄人簽名。通過規(guī)范性的記錄不僅可以保證實驗的順利進(jìn)行，也便于出現(xiàn)問題時能夠及時準(zhǔn)確地查找原因。

儀器設(shè)備的培訓(xùn)內(nèi)容包括儀器的原理、標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程(Standard Operation Procedure，SOP)和注意事項，并隨堂演示主要儀器高效液相色譜儀(聯(lián)用紫外檢測器和質(zhì)譜檢測器為主)、氣相色譜儀、紫外可見分光光度計、微量移液器、高速冷凍離心機(jī)等的操作，使學(xué)生能夠掌握高效液相色譜儀等大型精密儀器的基本結(jié)構(gòu)組成、原理、規(guī)范操作方法，培養(yǎng)學(xué)生養(yǎng)成良好的實驗習(xí)慣和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶嶒瀾B(tài)度。

藥代動力學(xué)實驗通常在正常動物身上進(jìn)行，而動物實驗操作的規(guī)范性直接影響后續(xù)實驗的進(jìn)行。以家兔灌胃給藥為例，首先，教師播放動物實驗操作的教學(xué)視頻，并對操作要點作出說明；其次，要求每組學(xué)生分工明確，包括灌胃操作、家兔固定、藥品準(zhǔn)備、實驗記錄等；最后，在進(jìn)行操作時，需要實驗操作負(fù)責(zé)人進(jìn)行指導(dǎo)與示范，助教與學(xué)生、每小組學(xué)生之間的相互配合。通過上述準(zhǔn)備工作，培養(yǎng)和鍛煉學(xué)生規(guī)范的動物實驗操作，保障實驗順利進(jìn)行，同時也加強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊合作能力。

2.2 溯源性

溯源性是指通過有記載的鑒定，追溯至實體的歷史、應(yīng)用或位置的能力，在不同領(lǐng)域例如計量學(xué)有各自專業(yè)性解釋。藥代動力學(xué)實驗強(qiáng)調(diào)對實驗動物的來源與管理、實驗藥品的來源與管理、生物樣本的采集與管理、樣本分析檢測處理軌跡和分析測試圖譜等的可溯源性。藥代動力學(xué)實驗的數(shù)據(jù)處理與分析需要采用Winnolin軟件、DAS軟件或者自編EXECL 程序計算藥動參數(shù)，對于缺失數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)異常的分析，均需要溯源性的保證。

實現(xiàn)藥代動力學(xué)實驗的可溯源性需要學(xué)生規(guī)范和完整的記錄實驗，包括實驗的設(shè)計方案、實驗所用試劑和儀器、動物實驗操作、生物樣本前處理、樣本檢測，同時做好儀器使用記錄并簽名。例如，樣本檢測部分包括高效液相色譜儀的方法文件，樣本編號與進(jìn)樣序列文件、圖譜文件、數(shù)據(jù)處理文件等，均應(yīng)按照規(guī)定的格式做好分類歸檔，便于查詢。因此，筆者推薦使用完整的紙質(zhì)和電子記錄表，提供可能出現(xiàn)問題的選項，并可自由添加新的問題，完善實驗記錄體系。電子記錄本可以采用配套的電子簽名，明確責(zé)任分工，細(xì)化問題來源，培養(yǎng)學(xué)生的責(zé)任心和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度。

在數(shù)據(jù)處理與分析課程中，教師可借鑒臨床試驗現(xiàn)場核查的形式，根據(jù)選取學(xué)生的實驗記錄所反映出來的問題進(jìn)行點評與分析，并溯源至原始數(shù)據(jù)，包括樣本的存儲、試劑的配制、儀器檢測分析的原始記錄和分析結(jié)果等等。通過以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)模式，提高學(xué)生的積極性和自我思考分析能力，同時明確可溯源性的意義，讓學(xué)生真正體會到在實驗中嚴(yán)謹(jǐn)求實地記錄實驗過程的重要性。也可與臨床試驗的核查實例相聯(lián)系，進(jìn)一步增強(qiáng)學(xué)生對于實際工作中源文件和源數(shù)據(jù)管理的意識。此外，如果實驗設(shè)備條件許可，教師還可以向?qū)W生介紹實驗設(shè)備(包括電腦)自身管理軟件的審計追蹤功能(Audit trail)，強(qiáng)調(diào)人為刪除、修改數(shù)據(jù)的不可行，從技術(shù)層面加深學(xué)生對于溯源性的理解。

2.3 科學(xué)性

科學(xué)合理的藥代動力學(xué)實驗課程教學(xué)改革主要包括教學(xué)方式和教學(xué)內(nèi)容兩方面。實驗教學(xué)需要完善的組織管理體系，包括實驗課程負(fù)責(zé)人和實驗操作負(fù)責(zé)人，并配備相應(yīng)的實驗人員和助教。由實驗課程負(fù)責(zé)人全面有效組織、指導(dǎo)和開展實驗工作，明確人員分工。

在本科教學(xué)中，教師采用以問題為導(dǎo)向的教學(xué)法，開展啟發(fā)式、討論式、探究式教學(xué)，調(diào)動學(xué)生積極性，激發(fā)其想象力。同時注重實踐教學(xué)，為學(xué)生提供更多的實踐機(jī)會，提高其動手能力，并在教學(xué)中引入學(xué)科研究前沿和教師自身研究成果，擴(kuò)展學(xué)生的知識面。不僅可以活躍課堂氣氛，還有助于鞏固理論知識，拓寬學(xué)術(shù)視野。在之后的開放性實驗課題研究中，學(xué)生可主動參與到教師的相關(guān)科研項目中，進(jìn)行更規(guī)范系統(tǒng)的科研工作訓(xùn)練，增強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新意識和科研能力，對于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神具有十分重要的意義。

目前，藥代動力學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容一般有確定的實驗教程，包括實驗原理、方法步驟以及注意事項等，學(xué)生按部就班完成實驗，驗證實驗結(jié)果，最后將實驗報告交由指導(dǎo)教師批改。這樣的方式不僅限制了學(xué)生的積極性和創(chuàng)造性，也不利于教師與學(xué)生之間的有效溝通，使學(xué)生處于被動接受知識的狀態(tài)，無法體會實驗方案中對于諸多細(xì)節(jié)的設(shè)計思路。因此，除了規(guī)范性操作要求之外，實驗教程應(yīng)以啟發(fā)性問題為主，具體的實驗方案可以在各小組學(xué)生對自行設(shè)計的方案討論后再確定，以便學(xué)生更深刻地認(rèn)識到自己的實驗設(shè)計中存在的問題。

除此之外，目前的藥代動力學(xué)實驗主要是在動物身上進(jìn)行，而藥代動力學(xué)實(試)驗教學(xué)還應(yīng)涉及人體藥代動力學(xué)試驗的相關(guān)知識，包括臨床試驗(I期臨床試驗、藥物生物等效性試驗以及人體生物利用度)、臨床合理用藥中的藥動學(xué)研究等。但人體試驗教學(xué)因倫理、條件設(shè)施等原因很難實施，虛擬實驗教學(xué)為藥代動力學(xué)實(試)驗教學(xué)提供了新的發(fā)展空間，這將是未來理論教學(xué)的有益補(bǔ)充和實驗室建設(shè)的主要發(fā)展方向。

3 藥代動力學(xué)實驗教學(xué)改革保障

3.1 實驗管理制度體系建設(shè)

完善的實驗教學(xué)管理制度是保證實驗教學(xué)順利進(jìn)行的基礎(chǔ)。隨著實驗室硬件建設(shè)的不斷發(fā)展、教師與教輔隊伍的配備合理化、教學(xué)內(nèi)容與方式的改革創(chuàng)新，相關(guān)的管理制度迫切需要補(bǔ)充與優(yōu)化。制度體系建設(shè)一般包括實驗室管理、實驗室安全、儀器設(shè)備使用、帶教教師與助教人員培訓(xùn)、考核與評價、信息反饋制度等內(nèi)容。以《藥代動力學(xué)實驗管理要求》為例，該制度首先明確組織管理體系成員和其職責(zé)，要求實驗工作人員需經(jīng)過培訓(xùn)與考核才能指導(dǎo)和協(xié)助學(xué)生開展實驗，另外對實驗室環(huán)境、實驗設(shè)施、廢物處理、儀器設(shè)備、實驗材料與試劑管理、生物樣本的接受與管理等作出基本要求?！端幋鷦恿W(xué)實驗記錄要求》中明確提出基本要求：真實、及時、準(zhǔn)確、完整，對實驗記錄通常包含的一系列內(nèi)容作了規(guī)定，并對實驗記錄用紙、書寫以及簽署、檢查和存檔作出說明。另外還有《藥代動力學(xué)數(shù)據(jù)管理要求》《藥代動力學(xué)實驗記錄冊書寫要求》等規(guī)范性要求，以期全面培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真、規(guī)范、客觀、嚴(yán)謹(jǐn)、求實的科研態(tài)度。

3.2 帶教教師與學(xué)生等人員培訓(xùn)

結(jié)構(gòu)合理、素質(zhì)優(yōu)良的師資隊伍是保障實驗教學(xué)順利開展的決定因素。目前，本校藥代動力學(xué)實驗教學(xué)人員包括實驗課程負(fù)責(zé)人、實驗操作負(fù)責(zé)人、實驗人員和助教。課題負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)統(tǒng)籌實驗安排與人員分工，在實驗教學(xué)開始前組織實驗人員和助教研究生開展教學(xué)培訓(xùn)工作，對教學(xué)內(nèi)容及方式的創(chuàng)新點作出說明，以期在實際教學(xué)工作中被順利貫徹執(zhí)行。同時堅持實驗預(yù)做，提倡試講制度。實驗教學(xué)的第一堂課教師主要介紹實驗室的規(guī)章制度，以教學(xué)內(nèi)容與方式為基礎(chǔ)，強(qiáng)調(diào)實驗室管理與安全，開展大型儀器操作培訓(xùn)并隨堂演示。通過解讀藥代動力學(xué)實驗教學(xué)改革的新思路，使學(xué)生更加清晰藥代動力學(xué)實驗內(nèi)容與方法在新藥研發(fā)、治療藥物監(jiān)測等中的定位，明確規(guī)范性、溯源性、科學(xué)性的藥代動力學(xué)實驗教學(xué)改革的實際意義。

3.3 實施的考核與評價

在現(xiàn)有的多維度考核方式基礎(chǔ)上，進(jìn)一步優(yōu)化各部分考核項目占比，注重過程性評價，提高相關(guān)考核項目的權(quán)重。藥代動力學(xué)實驗的考核已經(jīng)從單一的實驗記錄評分轉(zhuǎn)變到包括預(yù)習(xí)報告、自主實驗設(shè)計、考勤、提問與回答、實驗操作、實驗過程記錄、實驗數(shù)據(jù)記錄和實驗結(jié)論等多方面考核。雖然考核項目增加，評價的自由度變大，但通過賦予各項考核不同的分?jǐn)?shù)權(quán)重，可以使評價體系更加合理。本次改革強(qiáng)調(diào)規(guī)范性、溯源性和科學(xué)性，因此通過提高自主實驗設(shè)計、實驗過程記錄與實驗數(shù)據(jù)記錄等部分的評分在總成績中的權(quán)重，體現(xiàn)了對于學(xué)生創(chuàng)新、嚴(yán)謹(jǐn)、求實的更高要求。

4 藥代動力學(xué)實驗教學(xué)改革的意義

實驗教學(xué)是鞏固理論知識和培養(yǎng)學(xué)生動手能力、分析綜合能力的重要環(huán)節(jié)。藥代動力學(xué)實驗作為理論教學(xué)的重要組成部分，在新藥研發(fā)、制劑質(zhì)量評價以及臨床合理用藥等方面均有實踐意義，各高校也在不斷探討該課程的教學(xué)改革，及時增加和調(diào)整教學(xué)內(nèi)容?；谝?guī)范性、溯源性、科學(xué)性的藥代動力學(xué)實驗教學(xué)改革是針對目前藥代動力學(xué)實驗存在的主要問題來開展的，而且也與我國目前藥物臨床試驗改革要點相契合，以增強(qiáng)學(xué)生實驗的規(guī)范意識，樹立學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲袘B(tài)度，培養(yǎng)具有高素質(zhì)的藥學(xué)專門人才，促進(jìn)醫(yī)藥相關(guān)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展為目的。筆者也將在未來的實驗教學(xué)工作中繼續(xù)推動切實可行的改革舉措，不斷完善藥代動力學(xué)實驗教學(xué)工作。