以能力提升為導(dǎo)向的研究生理論課教學(xué)研究——以人類免疫缺陷病毒為例

黎志東， 徐志凱

(空軍軍醫(yī)大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院微生物與病原生物學(xué)教研室，陜西 西安 710032)

“病原微生物的基礎(chǔ)與臨床”是空軍軍醫(yī)大學(xué)自2014年春季開始為碩士研究生入校第一學(xué)期理論課學(xué)習(xí)階段開設(shè)的一門專業(yè)選修課，由學(xué)?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)院微生物與病原生物學(xué)教研室負(fù)責(zé)實(shí)施。選修本門課程的學(xué)生來(lái)自學(xué)?；A(chǔ)醫(yī)學(xué)院及幾所附屬醫(yī)院，所學(xué)專業(yè)包括微生物學(xué)、生物技術(shù)、病原生物學(xué)、皮膚病與性病學(xué)、傳染病學(xué)、臨床檢驗(yàn)診斷學(xué)等。在本科階段，這些學(xué)生有的就讀于醫(yī)學(xué)院校，有的就讀于綜合大學(xué)或農(nóng)林、師范院校。如何以能力提升為導(dǎo)向，結(jié)合學(xué)生專業(yè)方向及教育背景多樣的實(shí)際情況開展好這門課程的教學(xué)工作，在教學(xué)工作中如何提高學(xué)生對(duì)理論知識(shí)的掌握能力、跟蹤學(xué)習(xí)新技術(shù)新方法的能力、將基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用相結(jié)合的能力、解決實(shí)踐中瓶頸問(wèn)題的能力、科學(xué)思維和邏輯推理能力以及創(chuàng)新創(chuàng)造能力，本文總結(jié)多年來(lái)的教學(xué)工作經(jīng)驗(yàn)，以人類免疫缺陷病毒為例做一探討。

1 教學(xué)內(nèi)容設(shè)置應(yīng)符合能力提升目標(biāo)要求

為全方位提升學(xué)生能力，教學(xué)內(nèi)容的設(shè)置需符合課本知識(shí)與學(xué)科進(jìn)展相結(jié)合、科學(xué)研究與實(shí)踐應(yīng)用相結(jié)合、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)相結(jié)合等原則。按照課程標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合這些原則，選擇7個(gè)方面12個(gè)主題作為本門課程的教學(xué)內(nèi)容：①若干重要病原微生物的基礎(chǔ)與臨床，如結(jié)核分枝桿菌、肝炎病毒、漢坦病毒、人類免疫缺陷病毒；②臨床實(shí)踐中的病原微生物學(xué)問(wèn)題，如感染性疾病的臨床檢驗(yàn)、診斷方法與進(jìn)展，細(xì)菌耐藥現(xiàn)狀與臨床對(duì)策；③病原微生物研究的常用實(shí)驗(yàn)技術(shù)，如抗體研究及其在病毒性疾病治療中的應(yīng)用、病毒載體的研究與應(yīng)用；④病原微生物動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)，如感染性疾病動(dòng)物模型的制備與應(yīng)用；⑤病原微生物實(shí)驗(yàn)室生物安全，如實(shí)驗(yàn)室生物安全的防護(hù)原則、措施方法、設(shè)施設(shè)備等；⑥抗病原微生物藥物研發(fā)，如抗病毒藥物研發(fā)進(jìn)展；⑦熱點(diǎn)問(wèn)題探討，如微生態(tài)與人類疾病。本門課程共24課時(shí)(包括基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)18課時(shí)、臨床醫(yī)學(xué)4課時(shí)、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物2課時(shí))，教學(xué)大綱參考執(zhí)業(yè)醫(yī)師考試大綱及《研究生病原微生物的基礎(chǔ)與臨床教學(xué)大綱》，學(xué)分為1.5分。選修學(xué)生人數(shù)歷年不等，2020年秋季為19人。問(wèn)卷調(diào)查和隨訪調(diào)查顯示，學(xué)生對(duì)課程設(shè)置、教師授課等評(píng)價(jià)普遍良好。

2 教學(xué)團(tuán)隊(duì)組成及教材選擇應(yīng)體現(xiàn)能力提升目標(biāo)要求

2.1 組成多單位、多學(xué)科教師參與的教學(xué)團(tuán)隊(duì)

本門課程任課教師由來(lái)自空軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院微生物與病原生物學(xué)教研室及細(xì)胞生物學(xué)教研室，第一附屬醫(yī)院呼吸科、檢驗(yàn)科，以及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心等3個(gè)單位5個(gè)科室的11位教授(主任醫(yī)師)、副教授(副主任醫(yī)師)組成。所有任課教師均常年從事教學(xué)、科研和臨床一線工作，具有豐富的教學(xué)和臨床經(jīng)驗(yàn)。

2.2 選擇深度、廣度適宜的教材

通過(guò)對(duì)多種同類型教材的比較，教學(xué)組選擇徐志凱、郭曉奎等編寫的《醫(yī)學(xué)微生物學(xué)》[1]為本門課程教材。該教材為衛(wèi)生和計(jì)劃生育委員會(huì)“十二五”規(guī)劃教材、全國(guó)高等醫(yī)藥教材建設(shè)研究會(huì)“十二五”規(guī)劃教材，屬于科研人員核心能力提升導(dǎo)引叢書之一，也是專門供研究生及科研人員使用的教材。內(nèi)容涵蓋細(xì)菌、病毒、真菌等，圍繞基礎(chǔ)微生物學(xué)與臨床微生物學(xué)的重要進(jìn)展或熱點(diǎn)問(wèn)題分為若干單元進(jìn)行編排。教材突出總論部分，強(qiáng)調(diào)講深講透醫(yī)學(xué)微生物學(xué)的基本問(wèn)題和重點(diǎn)問(wèn)題。各論部分將幾種重要細(xì)菌和病毒單獨(dú)列章，其他則選擇代表性的分別組成單元。在保持系統(tǒng)性的基礎(chǔ)上，教材注重提高重要基礎(chǔ)知識(shí)的深度，注重基礎(chǔ)與臨床的結(jié)合，注重學(xué)生科學(xué)思維與創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，多年以來(lái)，該教材受到任課教師和學(xué)生的好評(píng)。教學(xué)過(guò)程中，還參考李凡等主編的《醫(yī)學(xué)微生物學(xué)》[2]、李蘭娟等主編的《傳染病學(xué)》[3]、《感染性疾病》[4]，萬(wàn)學(xué)紅等主編的《診斷學(xué)》[5]等教材。

3 通過(guò)對(duì)新文獻(xiàn)、新進(jìn)展的推介多方位提升學(xué)生綜合能力

3.1 提高學(xué)生對(duì)重要基礎(chǔ)知識(shí)理解和深度掌握的能力

病原微生物致病機(jī)制中往往蘊(yùn)含著重要基礎(chǔ)知識(shí)。教師在授課中，可以結(jié)合最新文獻(xiàn)和進(jìn)展，提高學(xué)生對(duì)更深層次問(wèn)題的理解和掌握。如人類免疫缺陷病毒(HIV)感染者中存在“長(zhǎng)期感染不進(jìn)展者”(long-term non-progressors)，或稱“精英控制者”(elite controllers)，是指人體被HIV感染后，在不使用抗病毒治療(ART)的情況下，可以長(zhǎng)期不出現(xiàn)臨床癥狀，也不發(fā)展為艾滋病病人。教學(xué)過(guò)程中，首先給學(xué)生介紹這種現(xiàn)象的常見機(jī)制，如CCR5△32突變(輔受體CCR5發(fā)生32個(gè)堿基缺失的突變)及CCR2-64I突變(基因開放閱讀框起始位點(diǎn)ATG后的第190位點(diǎn)上發(fā)生G→A核苷酸的替換，翻譯的多肽第64個(gè)纈氨酸被異亮氨酸所代替)。隨后，從HIV基因整合、表達(dá)的角度，引入Jiang等[6]的研究，闡述其如何利用新一代測(cè)序技術(shù)繪制出人類基因組中完整HIV基因組的具體位點(diǎn)，以及在“精英控制者”中，HIV基因組為何不能有效表達(dá)。進(jìn)一步從免疫細(xì)胞功能的角度，引入Son等[7]的研究，闡述其發(fā)現(xiàn)“精英控制者”的淋巴組織中具有更多HIV特異性T細(xì)胞的過(guò)程，引導(dǎo)學(xué)生分析“精英控制者”的淋巴組織如何通過(guò)增強(qiáng)核糖體功能、增加細(xì)胞因子數(shù)量和類型及增強(qiáng)細(xì)胞多功能性(polyfunctionality)來(lái)抑制HIV復(fù)制的機(jī)制。

3.2 提高學(xué)生跟蹤學(xué)習(xí)新技術(shù)新方法的能力

新技術(shù)新方法的出現(xiàn)和應(yīng)用，可以極大地推動(dòng)一門學(xué)科的發(fā)展，病原微生物學(xué)也同樣如此。單克隆抗體技術(shù)、PCR技術(shù)、基因檢測(cè)及基因治療技術(shù)等，都曾對(duì)病原微生物學(xué)的發(fā)展起到了很大的推動(dòng)作用。CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)是目前備受關(guān)注的新技術(shù)新方法，具有很大的應(yīng)用潛能。首先向?qū)W生介紹CRISPR-Cas9基因編輯技術(shù)的特點(diǎn)及應(yīng)用，隨后引入鄧宏魁團(tuán)隊(duì)的研究[8]，講解如何使用基因編輯技術(shù)在人造血干細(xì)胞中失活CCR5基因片段，并將編輯后的干細(xì)胞移植到HIV感染合并急性淋巴細(xì)胞白血病患者體內(nèi)。分析經(jīng)過(guò)基因編輯的T細(xì)胞為何在T細(xì)胞總數(shù)量中占比可以顯著增加，這種增加對(duì)于抗病毒活性又有怎樣的意義。引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)出此項(xiàng)研究的關(guān)鍵突破——為解決CCR5△32純合子突變個(gè)體稀缺、干細(xì)胞移植供體難以尋覓的問(wèn)題提供了新的方法和途徑，使廣泛應(yīng)用CCR5△32突變技術(shù)治療艾滋病更趨現(xiàn)實(shí)。進(jìn)一步介紹Prasanta等[9]的研究。闡述將長(zhǎng)效慢釋放抗病毒治療策略LASER ART與CRISPR-Cas9結(jié)合使用的方法，分析使用這種方法切除HIV-1整合在人源化小鼠體內(nèi)前病毒DNA片段的機(jī)制，及其對(duì)于清除HIV潛伏病毒庫(kù)的意義。

3.3 提高學(xué)生將基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用相結(jié)合的能力

CCR5△32純合子突變對(duì)于HIV感染的阻斷，以及雜合子突變對(duì)于病毒載量的減少已經(jīng)得到實(shí)驗(yàn)研究的充分證明。但是，如何將這種機(jī)制運(yùn)用到艾滋病治療的臨床實(shí)踐中一直是一個(gè)難題。首先給學(xué)生介紹“柏林病人”蒂莫西·布朗(Timothy Brown)被診斷為HIV感染，同時(shí)罹患急性髓系白血病的病情。闡述柏林大學(xué)醫(yī)院的杰羅·厄特(Gero Hütter)醫(yī)師如何突破性地提出“一石二鳥”的策略，給布朗移植帶有CCR5△32純合突變的造血干細(xì)胞[10]，使其白血病得以治愈的同時(shí)，艾滋病也得以功能性治愈的過(guò)程并分析其原因。隨后，向?qū)W生介紹Ravindra等[11]報(bào)道的“倫敦病人”案例，指出兩者雖然都是通過(guò)移植帶有CCR5△32純合子突變的造血干細(xì)胞，從而功能性治愈艾滋病的案例，但實(shí)際上存在很多差異。進(jìn)一步向?qū)W生介紹“圣保羅病人”案例[12]，分析此案例與上述兩個(gè)案例的本質(zhì)區(qū)別，提出為什么此例病人只是在常規(guī)ART的基礎(chǔ)上增加了抗病毒藥物的種類和數(shù)量，補(bǔ)充煙酰胺就可以達(dá)到停藥66周血液中不能檢出HIV的效果，是特例還是具有普遍性？引導(dǎo)學(xué)生分析煙酰胺最初的用途，以及在抗HIV中可能的作用和機(jī)制，進(jìn)一步引申為對(duì)“老藥新用”現(xiàn)象的總結(jié)，如地塞米松(dexamethasone)在新冠肺炎治療中的應(yīng)用等。

3.4 提高學(xué)生解決實(shí)踐中瓶頸問(wèn)題的能力

目前艾滋病治療中，大多數(shù)病人使用ART后可以達(dá)到理想的抗病毒效果。但ART需每天服藥，一旦停藥，病毒載量會(huì)快速反彈。由于艾滋病治療病程周期長(zhǎng)、藥物副作用強(qiáng)等因素，一些患者服藥依從性差，這也是艾滋病治療中的一個(gè)瓶頸問(wèn)題。筆者首先向?qū)W生介紹David等[13]發(fā)現(xiàn)將兩種藥物(卡博替韋+利匹韋林)聯(lián)合使用的一種長(zhǎng)效治療策略，只需每4周或每8周注射治療一次，就可達(dá)到與每日口服3種抗病毒藥物相同的療效，達(dá)到持續(xù)96周的HIV-1抑制，并且受試者耐受性良好。引導(dǎo)學(xué)生分析此策略中，除了將抗病毒藥物從口服改為注射外，還有哪些方法使療效如此大幅度提升。隨后介紹Chloe等[14]和Susan等[15]的兩項(xiàng)III期臨床試驗(yàn)。兩項(xiàng)試驗(yàn)也初步證實(shí)了長(zhǎng)效“卡博替韋+利匹韋林”治療的有效性，被譽(yù)為HIV治療藥物開發(fā)的重要里程碑。引導(dǎo)學(xué)生分析長(zhǎng)效抗逆轉(zhuǎn)錄病毒藥物對(duì)于提高病人依從性、降低副作用、減少耐藥性等方面的積極意義。向?qū)W生介紹John等[16]的報(bào)道：吉利德公司用x射線晶體學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)小分子GS-6207，該分子作用靶點(diǎn)不在傳統(tǒng)的逆轉(zhuǎn)錄酶、蛋白酶、整合酶或病毒穿入過(guò)程，而在HIV衣殼蛋白單體之間的界面上，通過(guò)干擾蛋白之間的相互作用抑制病毒。初步試驗(yàn)表明，單劑量皮下注射GS-6207可具有持續(xù)的抗病毒活性超過(guò)6個(gè)月。此研究所涉及的基于晶體學(xué)的小分子藥物合成、作用靶點(diǎn)策略性改變、注射一針長(zhǎng)達(dá)6個(gè)月的病毒抑制效果、與已有抗病毒藥物的高度協(xié)同性等突破性進(jìn)展，都很有啟發(fā)性，值得認(rèn)真學(xué)習(xí)和思考。

3.5 提高學(xué)生科學(xué)思維水平和邏輯推理能力

在講授如何應(yīng)對(duì)HIV潛伏病毒庫(kù)的問(wèn)題時(shí)，首先提出細(xì)菌芽胞滅活的問(wèn)題。芽胞是細(xì)菌的休眠體形式，由于其組成、結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，常規(guī)滅菌很難將其滅活。但是，如果借助外力并通過(guò)溫度或pH值的改變破壞芽胞殼，再給予充足的水分和營(yíng)養(yǎng)，芽胞可以萌發(fā)形成新的菌體。此時(shí)，再用常規(guī)滅菌方法就可以輕易地將其滅活。順著這條思路，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)2020年1月Nature同期刊發(fā)的兩篇文獻(xiàn)。兩篇文獻(xiàn)從不同角度報(bào)道了一種艾滋病治療的新策略——“激活并殺死”(Shock and kill)。這種策略旨在通過(guò)增強(qiáng)潛伏病毒基因的表達(dá)(即“激活”)，使被感染細(xì)胞更容易被免疫系統(tǒng)識(shí)別并消滅(即“殺死”)，與先使芽胞萌發(fā)、再將其滅活的策略雖相同，但方法卻又各有特點(diǎn)。Julia等[17]使用了一種名為AZD5582的藥物激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，NF-κB是HIV-1基因表達(dá)的主要刺激因子，隨后再將病毒殺滅。而Christopher等[18]則另辟蹊徑，首先通過(guò)抗體療法耗竭感染者CD8+T細(xì)胞，CD8+T細(xì)胞具有降低病毒轉(zhuǎn)錄水平的功能。當(dāng)潛伏病毒表達(dá)以后，再設(shè)法將其殺滅。文獻(xiàn)中蘊(yùn)含的科學(xué)思維及邏輯推理方法，比如抗病毒治療前先激活病毒表達(dá)的逆向思維法；從直接激活病毒到降低機(jī)體免疫水平從而間接激活病毒的發(fā)散思維方法，以及教師從細(xì)菌芽胞滅活聯(lián)想到潛伏病毒滅活的遷延思維方法等，都對(duì)提高學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力大有裨益。

3.6 提高學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)造能力

創(chuàng)新創(chuàng)造能力是科技人員的核心能力，創(chuàng)新創(chuàng)造能力的培養(yǎng)是研究生培養(yǎng)的主要目標(biāo)之一。艾滋病作為人類抗擊傳染病歷史上面對(duì)的最殘忍、最狡猾的敵人之一，全球大量科學(xué)家(包括很多頂尖實(shí)驗(yàn)室的頂尖專家)投身于對(duì)它的研究，取得了大量極富創(chuàng)新性和創(chuàng)造性的技術(shù)、方法、理論和觀點(diǎn)，如Alison等[19]報(bào)道跟蹤了972對(duì)男同性戀伴侶，伴侶一方為HIV陽(yáng)性，接受ART治療并控制病毒載量在極低水平，另一方為HIV陰性。8年隨訪結(jié)果表明，HIV未在性伴侶間傳播。張思瑋采訪《柳葉刀-艾滋病》主編Peter時(shí)，Peter評(píng)價(jià)到：在接受ART治療的患者中，如果病毒載量低于檢測(cè)下限(低于200拷貝/mL)，HIV很難傳播，艾滋病已經(jīng)成為一種可防可控的慢性病。美國(guó)CDC建議以下HIV陰性人群可使用暴露前預(yù)防(pre-exposure prophylaxis，PrEP)藥物預(yù)防HIV：①在過(guò)去6個(gè)月有過(guò)無(wú)保護(hù)肛交或陰道性交，且有HIV陽(yáng)性的性伴侶(尤其是HIV病毒載量未知或可以檢測(cè)到的)；或不持續(xù)使用安全套；或過(guò)去6個(gè)月被診斷患有其他性傳播疾病。②注射藥物使用者，且有HIV陽(yáng)性的注射伙伴；或共用針頭、注射器或其他注射藥物設(shè)備。③曾因非職業(yè)暴露而使用過(guò)暴露后預(yù)防(post-exposure prophylaxis，PEP)的人群，且具有持續(xù)高危行為；或曾多次使用PEP。PrEP藥物有多種，包括我國(guó)2020年8月批準(zhǔn)上市的“舒發(fā)泰”(Truvada)，美國(guó)FDA批準(zhǔn)上市的“達(dá)可揮”(Descovy)等。雖然艾滋病診、防、治研究進(jìn)展快速，但仍需向?qū)W生指出，艾滋病流行形勢(shì)依然嚴(yán)峻。據(jù)聯(lián)合國(guó)艾滋病規(guī)劃署發(fā)布的《2020全球艾滋病防治進(jìn)展報(bào)告》報(bào)道，僅2019年全球仍有170萬(wàn)人新感染HIV，69萬(wàn)人死于艾滋病。這些問(wèn)題的解決，都寄希望于未來(lái)更多的創(chuàng)新和創(chuàng)造。

4 結(jié) 語(yǔ)

病原微生物學(xué)教學(xué)過(guò)程中，對(duì)于本科階段的學(xué)生，強(qiáng)調(diào)其對(duì)基本知識(shí)、基本方法和基本技能的掌握。而對(duì)于研究生理論課學(xué)習(xí)階段的學(xué)生，則強(qiáng)調(diào)提高其綜合能力，包括對(duì)深層次基礎(chǔ)理論知識(shí)的理解掌握能力、跟蹤學(xué)習(xí)新技術(shù)新方法的能力、將基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用相結(jié)合的能力、解決實(shí)踐中瓶頸問(wèn)題的能力、科學(xué)思維和邏輯推理能力及創(chuàng)新創(chuàng)造能力[20]等。提高這些能力的方法主要包括以下幾個(gè)方面：①做好頂層設(shè)計(jì)，設(shè)置好教學(xué)內(nèi)容；②組建包括基礎(chǔ)與臨床在內(nèi)的多學(xué)科專家組成的師資隊(duì)伍；③教師對(duì)教材內(nèi)容要精講細(xì)講，使學(xué)生強(qiáng)基固本；④教師要積極引導(dǎo)學(xué)生鉆研新文獻(xiàn)、新進(jìn)展?？傊?，在教學(xué)過(guò)程中，要求學(xué)生既要加強(qiáng)對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)、基本方法和基本技術(shù)的掌握，又要重視對(duì)新知識(shí)、新方法、新技術(shù)，尤其是新思路、新理論和新觀點(diǎn)的學(xué)習(xí)。對(duì)于一些前瞻性強(qiáng)、啟發(fā)性好的文獻(xiàn)和進(jìn)展，更應(yīng)詳加研讀。