雙靶點(diǎn)抗腫瘤疫苗研制項(xiàng)目提升大學(xué)生綜合能力

曹榮月，宋瀟達(dá)，吳越，張雨軒，劉煜

中國(guó)藥科大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 (南京 211198)

創(chuàng)新是民族進(jìn)步的靈魂、國(guó)家興旺發(fā)達(dá)的動(dòng)力。創(chuàng)業(yè)則是高校連續(xù)大規(guī)模擴(kuò)招實(shí)現(xiàn)高等教育跨越式發(fā)展之后，高等教育由“精英教育”向“大眾化教育”戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移的過(guò)渡時(shí)期各高校面臨的迫切需要解決的重大課題。為了適應(yīng)新形勢(shì)要求，教育部于2007年就啟動(dòng)了國(guó)家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃(簡(jiǎn)稱“大創(chuàng)”)，目的是從整體上改變過(guò)去我國(guó)高等教育以傳授知識(shí)為主的單一教育培養(yǎng)模式，轉(zhuǎn)變舊教育體制下培養(yǎng)出的學(xué)生缺乏創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)業(yè)能力差的狀況，注重培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代化建設(shè)需要的創(chuàng)新人格、創(chuàng)新思維和動(dòng)手實(shí)踐能力，以促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展和全面成才。

“大創(chuàng)”是高等學(xué)校本科教學(xué)“質(zhì)量工程”的重要組成部分，中國(guó)藥科大學(xué)是首批60所入選高校之一，并積極開展“大創(chuàng)”項(xiàng)目已經(jīng)十多年[1]，在實(shí)現(xiàn)以本科學(xué)生為主體的創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)改革中，通過(guò)調(diào)動(dòng)學(xué)生主動(dòng)性、積極性和創(chuàng)造性，在激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識(shí)方面發(fā)揮了巨大推動(dòng)作用，學(xué)生的綜合能力伴隨著課題的實(shí)施和完成得到了全面提升。本項(xiàng)目依托中國(guó)藥科大學(xué)國(guó)家級(jí)生物制藥實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心大平臺(tái)，筆者以“大創(chuàng)”項(xiàng)目“基于雙靶點(diǎn)抗腫瘤疫苗研制”為培訓(xùn)內(nèi)容，指導(dǎo)大學(xué)生完成理論知識(shí)學(xué)習(xí)、實(shí)驗(yàn)操作、科研思維和論文寫作等訓(xùn)練。

1 課題的設(shè)計(jì)與靶點(diǎn)的選擇

以實(shí)驗(yàn)室前期研究抗腫瘤疫苗為基礎(chǔ)，課題組成員在大量閱讀文獻(xiàn)前提下，通過(guò)廣泛搜集靶點(diǎn)疫苗的相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)研究都偏向于單靶點(diǎn)疫苗，而單靶點(diǎn)藥物又存在療效不強(qiáng)、易產(chǎn)生免疫逃逸等諸多不足，因此，課題組構(gòu)思了雙靶點(diǎn)疫苗，選定鼠源粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子(Mouse Granulocyte-Macrophage Colony Stimulating Factor，mGM-CSF)[2]和促胃泌素釋放肽(Gastrin Releasing Peptide，GRP)[3]為雙靶點(diǎn)，前者能夠刺激機(jī)體具有抗原遞呈作用的樹突狀細(xì)胞，后者是黑色素瘤、肺癌、肝癌等多種腫瘤的標(biāo)志物。課題思路的確定和實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線的設(shè)計(jì)，保證了團(tuán)隊(duì)成員對(duì)課題的理解，明確了下一步的工作內(nèi)容。

2 基因工程菌的構(gòu)建、目標(biāo)蛋白的提取

利用分子生物學(xué)、生物化學(xué)、微生物學(xué)以及生物工程工藝學(xué)知識(shí)和技能進(jìn)行工程菌的構(gòu)建和目標(biāo)蛋白的制備。此過(guò)程中需要利用PCR操作技術(shù)[4]，課題組應(yīng)用Primer Premier 5軟件設(shè)計(jì)目標(biāo)基因的合成引物來(lái)引導(dǎo)目標(biāo)基因的合成，通過(guò)核酸內(nèi)切酶和DNA連接酶、載體等的使用，構(gòu)建陽(yáng)性克隆，轉(zhuǎn)染感受態(tài)細(xì)胞等操作，完成基因工程菌的構(gòu)建。經(jīng)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)PCR技術(shù)驗(yàn)證和核酸內(nèi)切酶的酶切驗(yàn)證正確后，工程菌送第三方檢測(cè)，在第三方檢測(cè)的測(cè)序報(bào)告證實(shí)目標(biāo)基因的正確性之后，課題組一方面辦理菌種入國(guó)家菌種保藏中心保存，另一方面著手申請(qǐng)專利，同時(shí)開始大批量發(fā)酵基因工程菌、分離制備目標(biāo)蛋白，完成蛋白質(zhì)的定性、定量分析[5]。

“大創(chuàng)”項(xiàng)目處在此階段時(shí)，實(shí)驗(yàn)所涉及的理論和操作基本有三種狀態(tài)：①許多相關(guān)專業(yè)課學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)或者正在學(xué)習(xí)過(guò)程中，通過(guò)該實(shí)驗(yàn)，學(xué)生復(fù)習(xí)了已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的知識(shí)，并且對(duì)正在學(xué)習(xí)的內(nèi)容更加容易理解和掌握。②實(shí)驗(yàn)中需要用到部分技術(shù)和知識(shí)學(xué)生尚未學(xué)到，激發(fā)其對(duì)尚未開始學(xué)習(xí)的專業(yè)課程的興趣。③學(xué)生了解并參與整個(gè)專利申請(qǐng)的過(guò)程。

3 動(dòng)物腫瘤模型的建立、腫瘤疫苗藥效初步探索、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的匯總分析

在經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物相關(guān)理論普及和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物操作培訓(xùn)后，課題組從動(dòng)物中心預(yù)定符合課題實(shí)驗(yàn)要求的動(dòng)物，并從國(guó)家實(shí)驗(yàn)細(xì)胞資源庫(kù)購(gòu)買實(shí)驗(yàn)所需的細(xì)胞株，開始各類腫瘤細(xì)胞的培養(yǎng)、腫瘤細(xì)胞的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷脑炷?、荷瘤?dòng)物的藥效學(xué)檢測(cè)如細(xì)胞因子的檢測(cè)、目標(biāo)蛋白的western blot等實(shí)驗(yàn)。此階段很多理論和實(shí)驗(yàn)都是學(xué)生尚未學(xué)習(xí)的內(nèi)容，有的甚至超越本科階段的學(xué)習(xí)范圍，其需要觀摩研究生實(shí)驗(yàn)并在研究生手把手地指導(dǎo)下完成實(shí)驗(yàn)，本科生對(duì)將要學(xué)習(xí)的新知識(shí)會(huì)感到新奇與刺激，學(xué)習(xí)熱情高。另外此舉拓展了“大創(chuàng)”團(tuán)隊(duì)成員靈活運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)的能力，督促學(xué)生運(yùn)用已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)的高等數(shù)學(xué)、數(shù)理統(tǒng)計(jì)、計(jì)算機(jī)等知識(shí)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫本科生為第一作者的研究論文[6-7]，讓學(xué)生了解到一些看似與藥學(xué)專業(yè)聯(lián)系并不密切的學(xué)科，如高等數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等與藥學(xué)科研相配合的過(guò)程，這些訓(xùn)練無(wú)疑能讓學(xué)生更有熱情和信心投入到實(shí)驗(yàn)中，也讓學(xué)生意識(shí)到學(xué)校開設(shè)的各門課程都有其開設(shè)的必要性。筆者多年指導(dǎo)學(xué)生“大創(chuàng)”的事實(shí)也證明，“大創(chuàng)”過(guò)程中學(xué)生盡管花費(fèi)大量的課外時(shí)間查資料、做實(shí)驗(yàn)、整理數(shù)據(jù)、寫文章、參加各類比賽，但其成績(jī)非但沒(méi)有下降，反而提升很多。曾經(jīng)考試不及格“掛科”的學(xué)生不再掛科，只獲得過(guò)三等獎(jiǎng)學(xué)金的學(xué)生參加大創(chuàng)后能獲得一等獎(jiǎng)學(xué)金，大創(chuàng)小組的五名隊(duì)員，除了出國(guó)和工作的學(xué)生，其余三名學(xué)生同時(shí)成功保研，分別被免試錄取為微生物與生化藥學(xué)、藥物分析、藥物制劑等專業(yè)研究生。

4 申請(qǐng)專利、發(fā)表文章、參加各類比賽

4.1 專利申請(qǐng)

當(dāng)實(shí)驗(yàn)進(jìn)展到基因工程菌構(gòu)建時(shí)，課題組完成基因工程菌驗(yàn)證和菌種入國(guó)家菌種庫(kù)之后，采取“申請(qǐng)?jiān)谙取钡脑瓌t，確定專利的申請(qǐng)。這一方面可以培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)，另一方面可讓學(xué)生掌握申請(qǐng)專利的基本流程和方法，為將來(lái)的研究和工作奠定基礎(chǔ)。學(xué)生也由此明確知道了一項(xiàng)技術(shù)一旦申請(qǐng)專利，無(wú)論其通過(guò)論文發(fā)表，還是參加學(xué)術(shù)會(huì)議或展示會(huì)，或以其他方式的公開，都受到法律保護(hù)。而在申請(qǐng)專利之前，相關(guān)文獻(xiàn)的檢索、菌種入庫(kù)的操作與辦理、相關(guān)數(shù)據(jù)的分析等操作，都是本科生實(shí)驗(yàn)教學(xué)課堂中很少能夠接觸到的，這讓學(xué)生在此過(guò)程中學(xué)習(xí)到很多本科生教學(xué)范圍以外而在實(shí)驗(yàn)室里又必須掌握的知識(shí)，保證專利申請(qǐng)的有效性[8]。

4.2 文章寫作

因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的進(jìn)展和學(xué)生自身需要(保研、出國(guó)、聯(lián)系工作等)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)尚未完全完成之前就要著手考慮寫文章事宜。其在查閱大量國(guó)內(nèi)外與課題相近的文獻(xiàn)后，確定投稿的刊物，并盡可能閱讀該刊物近十年內(nèi)所能檢索到的相似文章，特別是寫作風(fēng)格與寫作要求，研讀投稿要求。另外，指導(dǎo)教師要求學(xué)生按照雜志投稿要求處理數(shù)據(jù)、表格、圖片等，從根本上保證投稿論文的格式基本符合錄用要求[9]。

4.3 參加各類比賽

“挑戰(zhàn)杯”系列競(jìng)賽被譽(yù)為中國(guó)大學(xué)生科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的“奧林匹克”盛會(huì)，是目前國(guó)內(nèi)大學(xué)生最關(guān)注、最熱門的全國(guó)性競(jìng)賽，也是全國(guó)最具代表性、權(quán)威性、示范性、導(dǎo)向性的大學(xué)生競(jìng)賽?！疤魬?zhàn)杯”能讓參與項(xiàng)目的學(xué)生看到自己與先進(jìn)團(tuán)隊(duì)的差別，以便更好地學(xué)習(xí)別人的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)。準(zhǔn)備比賽的過(guò)程和比賽中的答辯等，無(wú)疑都是對(duì)學(xué)生的一種鍛煉，這樣的鍛煉改善了大多數(shù)理工生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?qiáng)、但表述能力弱的普遍狀況。全國(guó)大學(xué)生藥苑論壇、全國(guó)大學(xué)生生命科學(xué)競(jìng)賽、全國(guó)大學(xué)生生命科學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽、各種專利大賽等都為學(xué)生提供交流、鍛煉的平臺(tái)。

5 “大創(chuàng)”項(xiàng)目大學(xué)生的收獲

通過(guò)上述過(guò)程的訓(xùn)練，在校大學(xué)生在《中國(guó)藥科大學(xué)學(xué)報(bào)》《中國(guó)生物工程雜志》《腫瘤防治研究》《中國(guó)腫瘤生物治療雜志》《實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理》《藥物生物技術(shù)》等國(guó)內(nèi)核心期刊上發(fā)表多篇文章[10]，個(gè)別學(xué)生甚至以第一作者在Genes & Immunity、 Biomedicine & Pharmacotherapy等國(guó)外雜志上發(fā)表研究論文[11]。同時(shí)學(xué)校借助參加“大創(chuàng)”計(jì)劃、“全國(guó)大學(xué)生藥苑論壇”“閱江杯大學(xué)生專利大賽”等各項(xiàng)活動(dòng)，提升了他們自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、自主完成實(shí)驗(yàn)、自主管理實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的寫作與成果口述匯報(bào)等多方面的綜合能力。項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中讓指導(dǎo)教師感到欣慰的是相關(guān)學(xué)生非但沒(méi)有因?yàn)檎n余時(shí)間參與項(xiàng)目導(dǎo)致學(xué)習(xí)成績(jī)下降，反而更多學(xué)生成績(jī)得到提高。究其原因是參與“大創(chuàng)”項(xiàng)目激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使其意識(shí)到課堂學(xué)習(xí)在實(shí)踐操作中的重要性，理論知識(shí)也在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中得到鞏固，尚未學(xué)到的知識(shí)在“大創(chuàng)”過(guò)程中接觸后，相應(yīng)理論更容易理解和掌握，并且掌握程度明顯優(yōu)于未參與過(guò)“大創(chuàng)”的學(xué)生，很多學(xué)生自信心倍增，一改伴隨很久的自卑、厭學(xué)情緒和做事拖拉的習(xí)慣。原本在班上學(xué)習(xí)并不出眾的“大創(chuàng)”組成員在進(jìn)入“大創(chuàng)”組一段時(shí)間后，突然發(fā)現(xiàn)自己在實(shí)驗(yàn)技能、學(xué)習(xí)能力、查閱資料等方面領(lǐng)先班級(jí)其他同學(xué)很多，被激發(fā)出的自信和學(xué)習(xí)潛力不僅讓他們學(xué)習(xí)成績(jī)顯著上升，還使項(xiàng)目進(jìn)展進(jìn)入良性循環(huán)，這也讓指導(dǎo)教師在探索如何提升本科生教學(xué)質(zhì)量方面更有信心。

6 存在的問(wèn)題

不可否認(rèn)十多年“大創(chuàng)”項(xiàng)目的教學(xué)也存在著無(wú)法忽視的問(wèn)題。

6.1 教師層面

指導(dǎo)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目時(shí)需涉及多學(xué)科知識(shí)，而且其實(shí)施過(guò)程極具實(shí)踐性，這對(duì)教師的要求不僅限于先進(jìn)的教學(xué)理念、豐富的理論知識(shí)，還要有很強(qiáng)的實(shí)踐能力。

教師必須具有包容心，理解和接受學(xué)生在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中的失敗和困惑，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中的問(wèn)題，鼓勵(lì)學(xué)生自己動(dòng)手解決問(wèn)題，幫助學(xué)生克服實(shí)驗(yàn)中的畏難情緒，激勵(lì)學(xué)生在“大創(chuàng)”項(xiàng)目運(yùn)行的一年或兩年周期里能夠取得更好成績(jī)。

當(dāng)指定項(xiàng)目與指導(dǎo)學(xué)生的自擬項(xiàng)目沖突時(shí)，相較于學(xué)生自擬項(xiàng)目，教師可能更偏向于以教師主導(dǎo)的指定的課題研究。因?yàn)樽詳M項(xiàng)目受限于學(xué)生專業(yè)知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的不足，其設(shè)計(jì)的課題往往存在著方方面面的不足，甚至出現(xiàn)立項(xiàng)太大、課題難以進(jìn)行和結(jié)題困難的情況；而以教師主導(dǎo)的課題研究活動(dòng)往往具有良好的前期研究基礎(chǔ)和一定實(shí)驗(yàn)配套，課題進(jìn)展容易把控，實(shí)現(xiàn)課題目標(biāo)相對(duì)比較容易。

6.2 學(xué)生層面

部分學(xué)生參加“大創(chuàng)”項(xiàng)目帶有明顯的投機(jī)性和功利性?！按髣?chuàng)”項(xiàng)目的確能讓一部分真正想踏踏實(shí)實(shí)跟教師做科研的學(xué)生受益匪淺。但也不排除一部分學(xué)生是為了出國(guó)充實(shí)經(jīng)歷、保研拿獎(jiǎng)、完成學(xué)分、評(píng)獎(jiǎng)學(xué)金等目標(biāo)，曾出現(xiàn)個(gè)別學(xué)生參加“大創(chuàng)”后以各種借口不參加相關(guān)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)的情況。

一些學(xué)生缺乏應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)失敗的心理準(zhǔn)備。有的學(xué)生參加項(xiàng)目時(shí)已經(jīng)為實(shí)驗(yàn)設(shè)定了目標(biāo)，但是在實(shí)驗(yàn)真正實(shí)施過(guò)程中，未得到計(jì)劃內(nèi)的結(jié)果甚至完全失敗時(shí)，就變得痛苦與迷茫，有的甚至喪失繼續(xù)實(shí)驗(yàn)的耐心和決心。

作為獨(dú)生子女的學(xué)生時(shí)間觀念和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)要加強(qiáng)?！按髣?chuàng)”實(shí)驗(yàn)只有在寒暑假才有完整時(shí)間，學(xué)期中只有雙休日才能抽出一天時(shí)間，這就要求學(xué)生必須按時(shí)、按量完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生有個(gè)人安排的時(shí)候，需要學(xué)生之間互相協(xié)作、調(diào)整。指導(dǎo)教師尤其要做好平日的考勤，以此作為專利、論文、比賽獎(jiǎng)項(xiàng)排名順序的依據(jù)(表1，2)。

表1 “大創(chuàng)”學(xué)生3十一月份實(shí)驗(yàn)室考勤統(tǒng)計(jì)表(2018.11)

表211月份“大創(chuàng)”全體學(xué)生實(shí)驗(yàn)室考勤統(tǒng)計(jì)總匯表(2018.11)

學(xué)生學(xué)號(hào)天數(shù)總時(shí)長(zhǎng)(h)學(xué)生116403718219.03學(xué)生21540482814學(xué)生31540482414101學(xué)生416407404218.53

7 結(jié)語(yǔ)

在新形勢(shì)下培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)、創(chuàng)新精神和創(chuàng)新能力，使其成為創(chuàng)造型的優(yōu)秀人才，是時(shí)代和社會(huì)對(duì)新時(shí)期教育工作提出的更新、更高的要求，是滿足知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代對(duì)高素質(zhì)人才需求的重要途徑和有效措施，也是高等教育、教學(xué)改革發(fā)展的方向、潮流和趨勢(shì)。筆者作為從教三十多年的一線基層教師，借助教育部、科技部和學(xué)校提供的優(yōu)勢(shì)平臺(tái)，認(rèn)真履行自己的工作職責(zé)，連續(xù)12年指導(dǎo)本科生“大創(chuàng)”項(xiàng)目。指導(dǎo)的本科生已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外雜志、會(huì)議匯編上發(fā)表論文35篇，申請(qǐng)專利7項(xiàng)，其中兩項(xiàng)以本科生為第一發(fā)明人[8,12]。實(shí)際上，如果學(xué)生認(rèn)認(rèn)真真去做“大創(chuàng)”項(xiàng)目，他們會(huì)很有收獲，既能提高其科研能力以及和其他團(tuán)隊(duì)成員的溝通、合作能力，也能在各類比賽中取得良好成績(jī)。