醫(yī)學(xué)院校電鏡平臺(tái)建設(shè)相關(guān)問題探討

□ 謝作良 XIE Zuo-liang 劉曉明 LIU Xiao-ming 李超 Li Chao 林振坤 LIN Zhen-kun

Electron microscope is an indispensable large-scale equipment in the field of medical biology research, and it is the basic means and important condition guarantee for scientific research. The construction of electron microscope platform in medical colleges has far-reaching significance for medical biology research. Medical colleges and universities should strengthen the construction of electron microscope platform, strengthen the maintenance of electron microscope equipment and resource sharing, and also pay attention to the cultivation of electron microscope technicians' practical ability, thinking and exploration ability, adaptability and innovative practice ability, so as to improve the technical service level of electron microscope technicians.

隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)及科研水平的飛速發(fā)展，國內(nèi)外醫(yī)學(xué)院校不斷加大對實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)建設(shè)力度，確保高精尖硬件條件及軟件條件能滿足醫(yī)學(xué)生物領(lǐng)域科研所需，從而吸引國內(nèi)外高層次人才及享譽(yù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域高精尖人才的加盟，進(jìn)而推動(dòng)國內(nèi)醫(yī)學(xué)快速發(fā)展，為人民健康保駕護(hù)航。

電子顯微鏡(簡稱“電鏡”)技術(shù)已成為醫(yī)學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域研究中不可或缺的科研設(shè)備，是進(jìn)行醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)、教學(xué)和從事高精尖生物醫(yī)學(xué)科研工作必不可少的研究手段和重要保障[1]，也是發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)生物學(xué)自然演變規(guī)律和實(shí)施醫(yī)學(xué)生物科學(xué)研究的技術(shù)基礎(chǔ)，尤其在臨床診斷、醫(yī)學(xué)研究方面的應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。為解決醫(yī)學(xué)科研中“卡脖子”及“瓶頸性”研究問題，提升科研水平，國內(nèi)各醫(yī)學(xué)院校紛紛開始建設(shè)電鏡平臺(tái)中心，并取得了良好的科研成效。本文對目前國內(nèi)醫(yī)學(xué)院校電鏡平臺(tái)建設(shè)情況及存在問題進(jìn)行探討，以期為醫(yī)學(xué)院校電鏡平臺(tái)建設(shè)與合理使用提供參考。

電鏡技術(shù)發(fā)展及其在醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用

20 世紀(jì)電鏡的發(fā)明，極大地促進(jìn)了醫(yī)學(xué)研究從宏觀領(lǐng)域向微觀領(lǐng)域發(fā)展，先后揭示了細(xì)菌、病毒和動(dòng)植物細(xì)胞等亞顯微生物體的結(jié)構(gòu)奧妙。經(jīng)過50 多年的發(fā)展，電鏡已成為現(xiàn)代科學(xué)研究中不可缺少的重要工具，是科研工作者從事生物結(jié)構(gòu)科研工作不可缺少的工具。電鏡技術(shù)建立在光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上，其分辨率可達(dá)到0.2nm，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的分辨范圍，可以在納米乃至原子級別上研究物質(zhì)內(nèi)在及表面的結(jié)構(gòu)，各物質(zhì)之間的物理及化學(xué)成分之間的相互作用，極大地加深了科研工作者對物質(zhì)結(jié)構(gòu)性能關(guān)系從抽象化到形象化的理解，彌補(bǔ)了光學(xué)顯微鏡的局限性，推進(jìn)了各學(xué)科、各領(lǐng)域的快速發(fā)展，尤其對生命科學(xué)、物理、化學(xué)、材料等相關(guān)領(lǐng)域的研究起到了顯著推動(dòng)作用[2]。

隨著分子生物學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域的深入研究及探索，原有的光學(xué)設(shè)備及實(shí)驗(yàn)技術(shù)已經(jīng)無法滿足生物醫(yī)學(xué)更深層次的研究需要，特別是對超微生物結(jié)構(gòu)的研究。因此引入電鏡技術(shù)對微生物及醫(yī)學(xué)樣品內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)、表面形貌、元素成分及分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，并揭示其與功能關(guān)系顯得尤為重要[3]。隨著電鏡技術(shù)的廣泛應(yīng)用，其在結(jié)構(gòu)分子生物醫(yī)學(xué)研究、臨床診斷等多學(xué)科和交叉學(xué)科中的應(yīng)用越來越重要，更具有獨(dú)特的研究與診斷價(jià)值，已成為醫(yī)學(xué)領(lǐng)域科研工作不可或缺的科研、診療設(shè)備。查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)，可以發(fā)現(xiàn)利用電鏡技術(shù)開展的醫(yī)學(xué)相關(guān)研究不斷地揭示生命現(xiàn)象自然演變的復(fù)雜本質(zhì)及規(guī)律，電鏡采集的數(shù)據(jù)和圖片也成為生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域頂級期刊研究論文有力佐證，電鏡技術(shù)已成為醫(yī)學(xué)、生物學(xué)研究領(lǐng)域不可缺少的研究設(shè)備。

2017 年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予了瑞士、美國和英國的三位科學(xué)家，以表彰他們在冷凍顯微技術(shù)領(lǐng)域的貢獻(xiàn)。在頒獎(jiǎng)會(huì)上一位評選委員指出：“科學(xué)發(fā)現(xiàn)往往建立在對肉眼看不見的微觀世界進(jìn)行成功顯像的基礎(chǔ)之上，但是在很長時(shí)間里，已有的顯微技術(shù)無法充分展示分子生命周期全過程，在生物化學(xué)圖譜上留下很多空白，而低溫冷凍電子顯微鏡將生物化學(xué)帶入了一個(gè)新時(shí)代”?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究快速發(fā)展的今天，電鏡技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，不僅極大地推進(jìn)了醫(yī)學(xué)科研的快速發(fā)展，也提高了臨床診斷的準(zhǔn)確性，為疾病預(yù)防、診斷和治療提供了有效手段。

電鏡平臺(tái)建設(shè)策略與資源共享

目前，電鏡已成為醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷中極為重要的工具，對活檢組織、腫瘤及血液細(xì)胞等臨床采集的生物材料進(jìn)行電鏡病理診斷已成為一些疾病診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”和最終診斷依據(jù)[4-6]。隨著科技的發(fā)展，市場上出現(xiàn)了各種類型及不同功能的電鏡，如掃描電鏡、場發(fā)射透射電鏡、低溫冷凍電鏡、原子力電鏡等，可用于不同目的的醫(yī)學(xué)研究和臨床應(yīng)用，多種類型電鏡共用并形成電鏡科研平臺(tái)有利于提升醫(yī)學(xué)科研機(jī)構(gòu)整體研究實(shí)力。然而，電鏡價(jià)格昂貴，醫(yī)學(xué)院校大型科研設(shè)備的購置預(yù)算有限，加之電鏡人才缺乏，限制了其構(gòu)建完整電鏡平臺(tái)的能力。為避免醫(yī)學(xué)院校分散購置電鏡資源浪費(fèi)，整合大型科研設(shè)備資源，實(shí)現(xiàn)不同類型電鏡資源共享，提高高精尖大型科研設(shè)備的使用率與產(chǎn)出率，科技部《關(guān)于推動(dòng)大型科學(xué)儀器資源共享工作情況報(bào)告》中要求資源的合理配置、充分利用及創(chuàng)建開放式實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，確?？蒲性O(shè)備的最大使用效益，提高其使用率、完好率，不斷實(shí)現(xiàn)人、財(cái)、物和技術(shù)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

為使電鏡資源共享、達(dá)到最大化利用，國內(nèi)各大醫(yī)學(xué)院校在電鏡平臺(tái)建設(shè)時(shí)要考慮資源共享，實(shí)現(xiàn)電鏡資源信息化和網(wǎng)絡(luò)化，具體建議如下[7-11]：(1)醫(yī)學(xué)院校建立電鏡平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)信息交流與預(yù)約使用平臺(tái)，并在信息平臺(tái)上標(biāo)注電鏡型號、規(guī)格、管理人員及開放時(shí)間等信息，以便利電鏡開放共享，促進(jìn)電鏡充分發(fā)揮效用。(2)醫(yī)學(xué)院校電鏡平臺(tái)中心要強(qiáng)化電鏡從業(yè)者專業(yè)培訓(xùn)，建立激勵(lì)與監(jiān)督管理機(jī)制，確保電鏡從業(yè)者能夠以專業(yè)水準(zhǔn)提供服務(wù)。相關(guān)部門要制定醫(yī)學(xué)院校電鏡使用質(zhì)控與考核機(jī)制，確保電鏡達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)。(3)制定相關(guān)政策鼓勵(lì)醫(yī)學(xué)院校提供電鏡共享服務(wù)，同時(shí)鼓勵(lì)使用單位優(yōu)先考慮使用已有電鏡資源。(4)國家出臺(tái)政策鼓勵(lì)企業(yè)和社會(huì)力量以多種方式參與醫(yī)學(xué)院校電鏡平臺(tái)建設(shè)及開放共享計(jì)劃，進(jìn)一步促進(jìn)電鏡使用的社會(huì)化。

電鏡技術(shù)人才培養(yǎng)對醫(yī)學(xué)院校電鏡平臺(tái)建設(shè)的作用

隨著國內(nèi)外科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，醫(yī)學(xué)院校科研水平不斷提升，各種先進(jìn)的分析儀器設(shè)備逐步投入科研工作，電鏡技術(shù)也日趨成熟并得以廣泛應(yīng)用，對電鏡人才的需求也越來越大。電鏡設(shè)備對操作人員具有極高要求，電鏡從業(yè)人員要滿足以下幾個(gè)方面才能促進(jìn)醫(yī)學(xué)院校電鏡中心長期穩(wěn)定發(fā)展：(1)電鏡從業(yè)人員需要熱愛電鏡工作，對待工作認(rèn)真負(fù)責(zé)。(2)電鏡從業(yè)人員需要不斷學(xué)習(xí)電鏡發(fā)展新理論、新知識(shí)、新的發(fā)展趨勢，要具備良好的電鏡專業(yè)理論知識(shí)，要深度了解和精通各類生物圖譜形態(tài)及構(gòu)造，如要加強(qiáng)對細(xì)菌、病毒以及動(dòng)植物細(xì)胞的亞顯微、顯微及超微結(jié)構(gòu)及形態(tài)學(xué)改變的分辨能力。(3)精通掌握各類型電鏡每個(gè)環(huán)節(jié)的操作使用流程及管理、維修和保養(yǎng)能力，并且電鏡技術(shù)人才要有極強(qiáng)的科研實(shí)戰(zhàn)能力。(4)電鏡人才要工作積極上進(jìn)，同時(shí)要具備較強(qiáng)的鉆研實(shí)踐能力及溝通能力，要兼?zhèn)洳煌瑢W(xué)科領(lǐng)域間的科研團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，不斷接受電鏡技術(shù)新變革及新發(fā)展，從而推動(dòng)電鏡在醫(yī)學(xué)科研領(lǐng)域中的高效應(yīng)用。

通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，目前醫(yī)學(xué)院校極其缺乏專業(yè)的電鏡操作與維護(hù)人才，導(dǎo)致電鏡設(shè)備無法充分發(fā)揮其作用。與國際同行相比，我國在電鏡領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)間較短，但發(fā)展迅速，人才短缺依然是制約我國開展電鏡相關(guān)研究的短板。目前國內(nèi)開設(shè)電子光學(xué)課程的學(xué)校較少，能夠講好電子光學(xué)這門課的老師也不多，能帶好電子光學(xué)研究生的合格教授更是寥寥無幾。電鏡的使用與維修人員除了要掌握電子光學(xué)相關(guān)技術(shù)之外，還要掌握普通光學(xué)、電磁學(xué)、陰極電子學(xué)、真空技術(shù)以及電子線路、自動(dòng)控制等相關(guān)的學(xué)科和技術(shù)，因此培養(yǎng)高水平電鏡使用和維護(hù)人才是當(dāng)務(wù)之急。

電鏡使用人才的培養(yǎng)需要經(jīng)過樣品制備到控制電鏡采樣條件，到圖像處理等培養(yǎng)過程。建議電鏡人才培養(yǎng)具體舉措如下：(1)國家的主管部門應(yīng)制定激勵(lì)政策鼓勵(lì)科研工作者和有實(shí)力、有擔(dān)當(dāng)、有創(chuàng)新精神的企業(yè)家積極參與電鏡研發(fā)與生產(chǎn)，并為國產(chǎn)電鏡研發(fā)與生產(chǎn)創(chuàng)造條件。(2)鼓勵(lì)醫(yī)學(xué)院校購買國產(chǎn)電鏡，加強(qiáng)電鏡售后服務(wù)及技術(shù)指導(dǎo)，從而增強(qiáng)用戶使用國產(chǎn)電鏡的決心和信心。(3)電鏡作為醫(yī)學(xué)院校的優(yōu)勢資源，是高水平科研工作的有力保障，也是培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的重要途徑。國家要對培養(yǎng)電鏡人才的學(xué)校給予扶持，加強(qiáng)電鏡教師隊(duì)伍建設(shè)、更新教學(xué)理念、優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容及突出對電鏡人才實(shí)踐培養(yǎng)，加強(qiáng)電鏡學(xué)習(xí)者和從業(yè)者對應(yīng)用電鏡技術(shù)開展科研工作的創(chuàng)新能動(dòng)性，更好地服務(wù)于醫(yī)學(xué)院校電鏡平臺(tái)。(4)醫(yī)學(xué)院校需要為電鏡人才提供與之相匹配的待遇和管理機(jī)制，為其提供職業(yè)上升空間。(5)國家制定政策鼓勵(lì)國外從事電鏡關(guān)鍵技術(shù)及人才培養(yǎng)的人才回國工作。

綜上所述，醫(yī)學(xué)院校要加大電鏡平臺(tái)建設(shè)力度，加強(qiáng)電鏡設(shè)備維護(hù)及資源共享，有效推動(dòng)電鏡在醫(yī)學(xué)生物學(xué)領(lǐng)域中的發(fā)展。同時(shí)各大醫(yī)學(xué)院校電鏡平臺(tái)中心也要注重對電鏡技術(shù)人員動(dòng)手能力、思考探索能力、應(yīng)變能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力的培養(yǎng)[12-13]，不斷提升電鏡技術(shù)人員的技術(shù)及服務(wù)水平，進(jìn)一步推動(dòng)電鏡及相關(guān)科研工作的發(fā)展。