基于新冠疫情的研究生免疫學(xué)教學(xué)改革創(chuàng)新

李濤 汪萍萍 張霞 張冉 李賢慧

1湖南師范大學(xué)醫(yī)學(xué)院 檢驗(yàn)系,長沙 410013;2武警醫(yī)學(xué)院 衛(wèi)生勤務(wù)系,天津300309

2020年新型冠狀病毒(SARS-Co V-2)感染的肺炎蔓延全球,對全球多個(gè)國家的社會、經(jīng)濟(jì)、政治方面造成了重大影響,是全球的一次重大突發(fā)公共衛(wèi)生事件。新冠病毒主要經(jīng)由飛沫和密切接觸傳播,傳播速度快,發(fā)病率高,防控難度大,有較高的重癥率和死亡率[1]。此次疫情對今后的疾病預(yù)防控制和科學(xué)研究工作提出了更高更嚴(yán)的要求。同時(shí),疫情也是對醫(yī)學(xué)教育的新挑戰(zhàn),需要醫(yī)學(xué)教育工作者思考如何順應(yīng)時(shí)代需求,推動研究生教育的發(fā)展提升。

免疫學(xué)是重要的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課程,免疫學(xué)理論、方法和技術(shù)廣泛應(yīng)用于包括新冠疫情在內(nèi)的疾病病理研究、預(yù)防、診斷和治療。在研究生高級免疫學(xué)的教學(xué)改革中,應(yīng)融入新冠病毒研究的相關(guān)成果,鼓勵創(chuàng)新和交叉學(xué)科研究,精準(zhǔn)定位研究生培養(yǎng)目標(biāo),改進(jìn)教學(xué)內(nèi)容、方式方法,提升教學(xué)品質(zhì)。

1 精準(zhǔn)定位研究生培養(yǎng)目標(biāo)

傳統(tǒng)上,研究生的免疫學(xué)教學(xué)可以區(qū)分為細(xì)胞與分子免疫、抗感染免疫、腫瘤免疫、移植免疫、自身免疫病、免疫學(xué)方法技術(shù)等不同方向。但是,新冠疫情驟然放大了國家在病毒檢測、衛(wèi)生防疫、疫苗接種和免疫治療方面的迫切需求,急需一批具有實(shí)際工作能力的業(yè)務(wù)骨干,服務(wù)于臨床、預(yù)防、檢驗(yàn)及生物制品研發(fā)生產(chǎn)等工作。新形勢下,研究生的培養(yǎng)需要在服務(wù)國家需求和鼓勵科研創(chuàng)新兩個(gè)維度進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

在服務(wù)國家需求這個(gè)維度,其主要目標(biāo)是培養(yǎng)具備實(shí)際業(yè)務(wù)能力的技術(shù)人員,掌握基本理論和常規(guī)技術(shù),具備常規(guī)儀器操作和數(shù)據(jù)分析能力。研究生教學(xué)中需要強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐教學(xué),更加側(cè)重基礎(chǔ)和應(yīng)用。就應(yīng)對新冠疫情而言,針對病毒核酸、抗原和抗體的檢測方法,以及血液淋巴細(xì)胞分類計(jì)數(shù)和功能的檢測方法,就是教學(xué)強(qiáng)化的重中之重。

在鼓勵科研創(chuàng)新這個(gè)維度,其主要目標(biāo)是培養(yǎng)具有冒險(xiǎn)和創(chuàng)新精神、樂于從事探索未知的科研人員。在這個(gè)維度,研究生需要了解科技發(fā)展前沿,找到自己的研究興趣點(diǎn),掌握必要的科學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)施技能。在研究生教學(xué)中,需要介紹學(xué)術(shù)前沿和必要的學(xué)科交叉知識,如基因編輯、細(xì)胞自噬等。值得注意的是,在新冠病毒的相關(guān)研究中,有很多前沿性研究及突破性成果,很好地彰顯了科研創(chuàng)新的重要意義。例如,新冠病毒核酸檢測通常采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR 法,但是全世界科研人員開發(fā)了環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增、重組酶聚合酶擴(kuò)增、基于Cas酶的檢測技術(shù)、SHERLOCK 等不同的核酸檢測技術(shù),各具特色[2-3]。

2 將疫情研究和防疫知識融入教學(xué)

在研究生高級免疫學(xué)中,可以選講部分新冠病毒的研究成果和防疫知識。

首先,是某些科學(xué)問題具有共性。例如多種病毒病程監(jiān)測需要采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR 技術(shù),可以新冠病毒為例來進(jìn)行講授,講解基本原理,區(qū)分嵌入熒光染料法和Taqman探針法,闡釋如何選擇擴(kuò)增區(qū)域,如何設(shè)計(jì)引物,如何操作,如何分析數(shù)據(jù)。此外,可進(jìn)一步與研究生進(jìn)行分組討論,分析在新冠病毒核酸檢測中出現(xiàn)的實(shí)際問題,比如為何新冠病毒核酸檢測的陽性樣本檢出率僅有30%～50%,患者樣本的選擇(鼻拭子、咽拭子、痰液和支氣管肺泡灌洗液),患者糞便標(biāo)本病原核酸檢測轉(zhuǎn)為陰性時(shí)間遠(yuǎn)晚于呼吸道樣本核酸檢測的臨床意義,新冠病毒變異的影響和應(yīng)對策略[2]。

其次,新冠病毒感染有其特征,對特色性科學(xué)問題進(jìn)行研究具有重要的科學(xué)意義。例如新冠病毒與SARS病毒均利用血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(ACE2)受體入侵人體細(xì)胞,新冠病毒能在呼吸道和消化道上皮增殖,在糞便組織中能檢測到活的病毒顆粒。因此,研發(fā)小分子抑制劑和中和抗體,就能阻斷新冠病毒S蛋白與ACE2的識別、黏附[4]。重度新冠感染患者中,CD4+T、CD8+T、B和NK 細(xì)胞等淋巴細(xì)胞的數(shù)量都大大減少,細(xì)胞毒性淋巴細(xì)胞功能失能性受體NKG2A 表達(dá)增加,這其中的原因也值得探究[5-6]。新冠病毒如何造成嗅覺功能暫時(shí)喪失,這也是一個(gè)值得探討的科學(xué)問題。

第三,新冠疫情攪動全球科研界,在飽和式科研攻關(guān)下,產(chǎn)生了一大批高效、高品質(zhì)的研究成果。圍繞新冠病毒相關(guān)的標(biāo)志性成果,在研究生教學(xué)中有選擇性地推介、講解、組織討論,有利于開拓研究生的科研視野,了解前沿。例如2003年,在確定非典型肺炎的病原體上頗費(fèi)周折,早期曾經(jīng)誤判為衣原體,直到香港大學(xué)的科學(xué)家從患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)病毒,確定為一種新的冠狀病毒,命名為SARS。對比而言,2020年1月2日,中國科學(xué)院武漢病毒研究所首先確定了新冠病毒全基因序列,1月11日將病毒序列提交WHO。2020年2月3日,復(fù)旦大學(xué)張永振教授在Nature發(fā)表文章(1月7日投稿),向全世界公布病毒序列,其主要原理為:從一名41歲男性患者的200μL肺泡灌洗液中提取總RNA,使用illumina MiniSeq進(jìn)行深度宏轉(zhuǎn)錄組測序,由此確定病毒基因組序列,并進(jìn)行系統(tǒng)進(jìn)化分析,發(fā)現(xiàn)其與蝙蝠SARS樣冠狀病毒基因組相似度達(dá)89.1%[7]。此次在早期確定病原體的準(zhǔn)確快捷方面,得力于科技進(jìn)步,得力于二代測序。由此可以發(fā)現(xiàn),新技術(shù)、新方法、新手段是推動科研快速發(fā)展,推動臨床診斷技術(shù)革命的強(qiáng)大推手。

第四,新冠研究集中展示了現(xiàn)代免疫學(xué)的先進(jìn)技術(shù)手段和研究策略。例如,可采用細(xì)胞因子芯片尋找細(xì)胞因子風(fēng)暴的關(guān)鍵成分,通過單個(gè)B細(xì)胞抗體制備技術(shù)快速獲得人源化單克隆抗體,質(zhì)譜流式用于對外周血細(xì)胞的快速多維識別與定量分析。目前有多種在研的COVID-19 疫苗,如滅活疫苗、減毒活疫苗、病毒載體疫苗(復(fù)制型和非復(fù)制型)、病毒樣顆粒疫苗、亞單位疫苗、m RNA 疫苗。值得注意的是,m RNA 疫苗受到了科研人員和資本領(lǐng)域的熱捧。m RNA 疫苗成本低、生產(chǎn)效率高,且能同時(shí)誘導(dǎo)細(xì)胞免疫與體液免疫。m RNA 疫苗可以同時(shí)激活T 細(xì)胞和B 細(xì)胞,這是傳統(tǒng)疫苗難以實(shí)現(xiàn)的,這一特點(diǎn)預(yù)示著m RNA 疫苗在腫瘤免疫中有廣闊的應(yīng)用前景,值得長期關(guān)注和跟蹤[8]。

第五,新冠研究中有豐富的學(xué)科交叉。例如,病毒核酸測序研究,除有利于進(jìn)行溯源、病毒傳播和突變等病毒學(xué)研究,也利于尋找病毒保守序列和蛋白結(jié)構(gòu)域,用于靶向藥物研發(fā)和疫苗開發(fā)。新冠病毒不能感染小鼠細(xì)胞,人類腫瘤細(xì)胞缺乏正常細(xì)胞的表型和功能特征,如何建立新冠病毒感染、致病、免疫應(yīng)答及藥物篩選模型呢? 采用誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞(iPS)進(jìn)行定向分化,可以得到正常的人體成體細(xì)胞,如呼吸道上皮細(xì)胞、腸道上皮細(xì)胞、T 細(xì)胞等等。將iPS細(xì)胞在體外進(jìn)行3D 培養(yǎng),從而形成相應(yīng)器官的微型組織,能夠高度模擬特定組織的生理結(jié)構(gòu)和功能特點(diǎn)。因此,可以很好地填補(bǔ)體外細(xì)胞系和體內(nèi)動物模型研究之間的鴻溝。類器官已在新冠病毒研究中大顯身手,多個(gè)科研團(tuán)隊(duì)借助類器官深入分析了新冠病毒對肺和結(jié)腸組織的傷害,并進(jìn)行了藥物篩選[9]。

第六,結(jié)合檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和預(yù)防醫(yī)學(xué),推動免疫學(xué)在抗疫一線的應(yīng)用。在教學(xué)中需要對臨床免疫檢驗(yàn)、診斷、研究中的常用技術(shù)進(jìn)行重點(diǎn)學(xué)習(xí),掌握免疫檢驗(yàn)的基本原理和常規(guī)技術(shù)。同時(shí),醫(yī)學(xué)研究生也需要涉獵一些臨床和預(yù)防醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識,以便開展實(shí)際工作。

3 改進(jìn)教學(xué)方式方法

首先,應(yīng)該強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)平臺和基地建設(shè),強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練?；镜膶?shí)驗(yàn)技能訓(xùn)練項(xiàng)目應(yīng)該包括,病毒核酸檢測、酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)、免疫膠體金層析技術(shù)、凝集反應(yīng)、沉淀反應(yīng)、免疫比濁法、放射免疫技術(shù)、熒光免疫技術(shù)等各種免疫學(xué)檢驗(yàn)技術(shù),也包括細(xì)胞免疫功能檢查,如淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化試驗(yàn)、巨噬細(xì)胞分離、酶聯(lián)免疫斑點(diǎn)(ELISPOT)技術(shù)、流式細(xì)胞儀檢測T 細(xì)胞亞群等。進(jìn)一步的需要鍛煉研究生進(jìn)行綜合實(shí)驗(yàn)的能力,利用免疫、微生物、生化、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、流行病學(xué)等技術(shù)方法來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。

其次,可以與臨床檢驗(yàn)科、疾控中心、生物技術(shù)公司、第三方醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)合作,了解業(yè)務(wù)工作的實(shí)際需求,制定理論和實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)教程,通過參觀學(xué)習(xí)、視頻觀摩、模擬仿真、實(shí)地操作等手段,進(jìn)行病毒核酸檢測、抗體檢測、免疫細(xì)胞檢測等實(shí)驗(yàn)的培訓(xùn),培養(yǎng)研究生實(shí)驗(yàn)實(shí)操能力。

第三,基于新冠病毒相關(guān)科研的快速發(fā)展,高品質(zhì)論文層出不窮,在課堂教學(xué)過程中可以采取小組討論、文獻(xiàn)匯報(bào)的方式,組織研究生針對某一科學(xué)問題進(jìn)行文獻(xiàn)學(xué)習(xí)。例如,新冠病毒造成炎癥因子風(fēng)暴的機(jī)理和臨床治療,新冠病毒感染的細(xì)胞和動物模型,新冠病毒的細(xì)胞免疫機(jī)理,非中和抗體的抗體依賴性感染增強(qiáng)效應(yīng)(ADE),新冠病毒m RNA 疫苗的優(yōu)劣和研發(fā)進(jìn)展。圍繞這些有趣的科學(xué)問題,可以學(xué)習(xí)免疫學(xué)基礎(chǔ)理論和前沿問題。

第四,關(guān)注生物安全問題,加強(qiáng)生物安全教學(xué)。此次疫情暴露了我國在公共衛(wèi)生應(yīng)急管理體系方面的短板與不足,在日常實(shí)驗(yàn)教學(xué)也需要貫徹生物安全的觀念,規(guī)范使用PCR 室,做好自我防護(hù),避免生物安全暴露和病原微生物泄露,強(qiáng)化應(yīng)急處置能力的培訓(xùn)。

4 滲透思政教育

在研究生教育教學(xué)中弘揚(yáng)抗疫精神,是踐行醫(yī)者的使命與責(zé)任。在科學(xué)研究領(lǐng)域,武漢病毒所石正麗教授證明了新冠病毒能結(jié)合ACE2,并證實(shí)了新冠病毒能感染人、蝙蝠、果子貍和豬,為病毒溯源提供了線索[10]。軍事醫(yī)學(xué)研究院研究員陳薇領(lǐng)銜發(fā)現(xiàn)了首個(gè)靶向S蛋白N 端結(jié)構(gòu)域的高效中和單克隆抗體,研發(fā)了腺病毒載體重組新冠疫苗[11-12]。他們從各自專業(yè)出發(fā),發(fā)揮自身優(yōu)勢,透過新冠疫情,可以窺見中國在衛(wèi)生防疫、科研攻關(guān)、社會治理等諸多方面的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),有利于樹立研究生的民族自信和愛國熱情。

5 小結(jié)

新冠病毒在全世界肆虐,極有可能與人類長期共存,不斷變異,伺機(jī)突襲,對全人類的生命健康構(gòu)成了極大危害。免疫學(xué)理論和技術(shù)對于抗擊新冠病毒具有重要價(jià)值,新冠疫情對醫(yī)學(xué)院校的研究生免疫學(xué)教育是一場嚴(yán)峻的考驗(yàn)。因此,有必要調(diào)整研究生免疫學(xué)教學(xué)的目標(biāo)、內(nèi)容和方式方法,通過價(jià)值塑造、知識傳授、能力培養(yǎng)和思政熏陶,培養(yǎng)更多德才兼?zhèn)涞膽?yīng)用型人才和醫(yī)學(xué)科研人才,為抗擊疫情儲備技術(shù)力量和人力資源,為健康中國和人類文明的建設(shè)做出貢獻(xiàn)。