Toll樣受體的科研成果引入課堂教學(xué)的改革探索①

赫 杰 魏力軍 史 明 李 鈺 馬文君

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，哈爾濱150080)

·教學(xué)園地·

Toll樣受體的科研成果引入課堂教學(xué)的改革探索①

赫 杰 魏力軍 史 明 李 鈺 馬文君

(哈爾濱工業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，哈爾濱150080)

本科細(xì)胞生物學(xué)、免疫學(xué)及生物化學(xué)與分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程是生命科學(xué)領(lǐng)域?qū)I(yè)的基礎(chǔ)課程和交叉課程，面向生物學(xué)等相關(guān)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)。它們是兼理論性和實(shí)驗(yàn)性的課程，著重培養(yǎng)學(xué)生的分析問題能力、動(dòng)手能力、科學(xué)研究能力等，這些能力的培養(yǎng)符合實(shí)踐型和創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)目標(biāo)。為適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的高速發(fā)展，作為新型人才，學(xué)生對(duì)知識(shí)的需求已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越課本教材，對(duì)科技發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)與趨勢(shì)充滿好奇，也對(duì)教師的科研成果產(chǎn)生濃厚的興趣。如果將這些科研成果引入教學(xué)，不僅會(huì)使學(xué)生了解最前沿的科技發(fā)展，激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)熱情，而且會(huì)拓展學(xué)生的科研思維能力，在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)方面起到舉足輕重的作用[1,2]。

Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)是生物的一種模式識(shí)別受體(Pattern recognition receptor，PRR)，它主要通過(guò)識(shí)別病原相關(guān)分子模式(Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)來(lái)啟動(dòng)免疫反應(yīng)[3]。Toll樣受體對(duì)細(xì)胞進(jìn)程的調(diào)節(jié)作用，尤其是對(duì)腫瘤等疾病進(jìn)程的功能研究已發(fā)展為生物學(xué)最熱門的研究方向之一。如何實(shí)現(xiàn)Toll樣受體的相關(guān)科研成果引入課堂與本科生免疫學(xué)相關(guān)課程教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)結(jié)合，在有限學(xué)時(shí)內(nèi)更新知識(shí)，成為教師關(guān)注解決的問題之一。鑒于課程教學(xué)中缺少比較系統(tǒng)的典型案例，使得各知識(shí)點(diǎn)無(wú)法有機(jī)串聯(lián)，理論抽象且復(fù)雜，可能導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)起來(lái)較困難、影響學(xué)習(xí)興趣的現(xiàn)狀。我們嘗試將教師的Toll樣受體的研究成果作為案例引入免疫學(xué)相關(guān)課程的教學(xué)實(shí)踐，將科研和教學(xué)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，既講授了前沿?zé)狳c(diǎn)知識(shí)，完善知識(shí)結(jié)構(gòu)，又有助于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。

1 Toll樣受體的前沿理論知識(shí)

近來(lái)研究表明，Toll 樣受體在腫瘤發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要的免疫監(jiān)視和調(diào)控作用[4-6]。目前Toll 樣受體在腫瘤免疫治療中的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)，有望成為腫瘤生物治療的新途徑[7]。在本科細(xì)胞生物學(xué)、免疫學(xué)及生物化學(xué)與分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)中，學(xué)生有必要掌握Toll樣受體與腫瘤發(fā)生的關(guān)系。

1.1 Toll樣受體與腫瘤抑制 Toll樣受體在機(jī)體對(duì)腫瘤細(xì)胞的免疫應(yīng)答和免疫監(jiān)視中發(fā)揮重要作用，部分Toll樣受體介導(dǎo)腫瘤抑制功能。有研究表明，一些Toll樣受體具有顯著的免疫抑瘤作用，這些Toll樣受體能夠直接識(shí)別腫瘤，或間接地激活耐受的宿主免疫系統(tǒng)殺傷腫瘤細(xì)胞[8,9]。如Poly I∶C(Polyriboinosinic:polyribocytidylic acid)或Poly A∶U(Polyadenylic-polyuridylic acid)激活的TLR3信號(hào)。既可以直接抑制腫瘤組織的血管生成，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡或自噬性細(xì)胞死亡，又可以通過(guò)旁觀者效應(yīng)(Bystander effect)破壞腫瘤微環(huán)境，從而有效地抑制腫瘤[10-13]。此類能夠介導(dǎo)腫瘤抑制作用的Toll樣受體的配體有望發(fā)展成為臨床腫瘤免疫治療藥物。

1.2 Toll樣受體與腫瘤免疫逃逸 Toll 樣受體參與介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的免疫監(jiān)視和腫瘤抑制作用已引起廣泛關(guān)注，但也有研究表明部分Toll樣受體成為某些腫瘤借以逃逸機(jī)體免疫系統(tǒng)的靶分子。腫瘤細(xì)胞的內(nèi)源性物質(zhì)和腫瘤抗原可以被Toll樣受體特異地識(shí)別，并誘導(dǎo)腫瘤的炎性微環(huán)境，這可能是促進(jìn)腫瘤免疫逃逸的關(guān)鍵因素。有報(bào)道稱，腫瘤細(xì)胞釋放的特定內(nèi)源性分子熱休克蛋白可以激活部分Toll樣受體，并通過(guò)誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)，促進(jìn)炎性腫瘤微環(huán)境的形成與腫瘤發(fā)展[14]。盡管如此，目前腫瘤細(xì)胞發(fā)生免疫逃逸的機(jī)制還不是非常清楚。深入探討炎癥與腫瘤關(guān)系的發(fā)病機(jī)制，尋找Toll樣受體信號(hào)通路中特異環(huán)節(jié)的阻斷抑制劑，將為Toll 樣受體相關(guān)的腫瘤免疫治療提供新方向。

1.3 Toll樣受體與細(xì)胞自噬 近年來(lái)，腫瘤細(xì)胞Toll樣受體信號(hào)與細(xì)胞自噬的關(guān)系引起廣泛關(guān)注。通常認(rèn)為，腫瘤細(xì)胞的自噬作用可以為腫瘤細(xì)胞提供養(yǎng)分，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)；但也有研究表明一些抑癌蛋白可以激活腫瘤細(xì)胞的自噬作用，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生自噬性細(xì)胞死亡(Autophagic cell death)，也稱Ⅱ型程序性細(xì)胞死亡[15-18]。

我們的最新研究發(fā)現(xiàn)，新的自噬相關(guān)因子MAP1S可以參與Toll樣受體信號(hào)的激活，并能夠有效地調(diào)控Toll樣受體信號(hào)誘導(dǎo)細(xì)胞自噬和炎癥反應(yīng)的發(fā)生，最終促使腫瘤細(xì)胞發(fā)生自噬性細(xì)胞死亡[19,20]。此研究成果可能對(duì)臨床腫瘤治療方法的開發(fā)提供重要參考和線索。此課題研究過(guò)程中，涉及一系列細(xì)胞生物學(xué)、免疫學(xué)、生物化學(xué)和分子生物學(xué)的重要技術(shù)及細(xì)胞自噬、信號(hào)通路等重要授課內(nèi)容。如果能將Toll樣受體研究中涉及的一些具體實(shí)驗(yàn)操作、研究思路及相關(guān)研究?jī)?nèi)容作為具體案例引入教學(xué)，將有利于啟發(fā)式教學(xué)的開展，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和創(chuàng)新精神，有利于將各個(gè)知識(shí)點(diǎn)以我們的研究成果為載體有機(jī)地串聯(lián)起來(lái)，形成合理的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣及從事科學(xué)研究的實(shí)際動(dòng)手能力，對(duì)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)將具有極大的裨益。

2 實(shí)現(xiàn)Toll樣受體科研成果進(jìn)課堂的教學(xué)模式

科研成果是指科學(xué)研究者運(yùn)用科學(xué)研究方法，利用已有的知識(shí)，經(jīng)過(guò)探索研究而產(chǎn)生出來(lái)的具有一定學(xué)術(shù)價(jià)值、社會(huì)價(jià)值或經(jīng)濟(jì)效益并且被同行專家認(rèn)定的創(chuàng)造性成果[21]，是信息前沿的最直接體現(xiàn)。科研成果具有較強(qiáng)的前瞻性，而本科教學(xué)有其固有的基礎(chǔ)性，如何處理好二者的關(guān)系，把握好原則，以適當(dāng)方式將科研成果融入課堂教學(xué)，從而取得良好的教學(xué)效果。以下是近幾年我院教師將Toll樣受體的研究成果引入免疫學(xué)相關(guān)課程教學(xué)的一些探索和實(shí)踐，與同行切磋。

2.1 以案例方式充實(shí)教學(xué)內(nèi)容 要使科研成果合理較快地引入本科生課堂，案例介紹是最直接的手段[22,23]。教師應(yīng)該遵循教學(xué)的內(nèi)在規(guī)律，以教學(xué)內(nèi)容的系統(tǒng)完整性和授課過(guò)程的邏輯連貫性為依據(jù)，注重以新的觀點(diǎn)重新理解、審視、組織和闡述傳統(tǒng)內(nèi)容，將科研理念、科研突破和科研資源以及科研成果產(chǎn)生的新理論、新方法和新應(yīng)用，經(jīng)過(guò)選擇加工，邏輯連貫地引入課堂教學(xué)、實(shí)驗(yàn)教學(xué)，并與教材內(nèi)容有機(jī)結(jié)合，這是豐富教學(xué)內(nèi)容和提高教學(xué)質(zhì)量的一個(gè)極好的途徑。

2.1.1 Toll樣受體案例引入細(xì)胞生物學(xué)教學(xué) 在本院本科生細(xì)胞生物學(xué)課程的第三章細(xì)胞生物學(xué)研究方法的理論教學(xué)中，涉及轉(zhuǎn)染、實(shí)時(shí)定量PCR、免疫熒光、蛋白質(zhì)免疫印跡等重要技術(shù)的講授。在傳統(tǒng)的教學(xué)中，教師根據(jù)教材將這幾項(xiàng)實(shí)驗(yàn)技術(shù)割裂開來(lái)，分別作為獨(dú)立技術(shù)就其概念、原理及應(yīng)用進(jìn)行講解。教學(xué)方法單一，課堂教學(xué)中學(xué)生參與度較低，啟發(fā)式教學(xué)手段難以開展。學(xué)生常常學(xué)完之后，背會(huì)了概念，但仍然不會(huì)應(yīng)用，不會(huì)分析與上述技術(shù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，教學(xué)效果較差。

我們?cè)诩?xì)胞生物學(xué)課程本章節(jié)的教學(xué)中，首先給學(xué)生提供我們發(fā)表的文章題目，同時(shí)介紹文獻(xiàn)檢索方法，然后讓學(xué)生課下自行下載并閱讀。在隨后的課堂教學(xué)中，將我們的“Toll樣受體在乳腺癌發(fā)生發(fā)展中的作用”的科研成果編制合適的案例引入教學(xué)。簡(jiǎn)要介紹Toll樣受體在腫瘤免疫中的重要作用及調(diào)控機(jī)制后，啟發(fā)學(xué)生思考“檢測(cè)Toll樣受體關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子調(diào)控作用”的研究思路，從而將上述關(guān)鍵技術(shù)邏輯連貫性地引入教學(xué)。同時(shí)，教師提出“如何實(shí)現(xiàn)Toll樣受體關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子過(guò)表達(dá)”的問題，巧妙地引入轉(zhuǎn)染技術(shù)的原理、方法及注意事項(xiàng)，進(jìn)一步啟發(fā)學(xué)生思考哪些技術(shù)可以用來(lái)檢測(cè)關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子的過(guò)表達(dá)效果，為引入實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)及蛋白免疫印跡技術(shù)埋下“伏筆”。為了啟發(fā)學(xué)生將所學(xué)技術(shù)應(yīng)用到研究思路的設(shè)計(jì)中，我們提出“關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子功能檢測(cè)”的教學(xué)案例，啟發(fā)學(xué)生思考應(yīng)該采用何種技術(shù)來(lái)從RNA水平和蛋白質(zhì)水平檢測(cè)關(guān)鍵細(xì)胞因子的表達(dá)情況，從而十分合理地將實(shí)時(shí)定量PCR、蛋白質(zhì)免疫印跡和免疫熒光技術(shù)引入到當(dāng)前的教學(xué)內(nèi)容。另外，在教學(xué)中結(jié)合科研成果案例，側(cè)重于講授與上述技術(shù)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的表述方式、分析及討論，并提出實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在不足之處的假設(shè)，啟發(fā)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)技術(shù)來(lái)進(jìn)一步完善，這些方法將有助于實(shí)踐型創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。因此，根據(jù)成果的研究過(guò)程與應(yīng)用情況編制合適的案例，帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)入到對(duì)成果的興趣中去，是教學(xué)成功的關(guān)鍵。對(duì)于不易本科生理解和掌握的教學(xué)內(nèi)容，側(cè)重案例的啟發(fā)性和鼓勵(lì)性作用。對(duì)于本科階段已經(jīng)具備專業(yè)知識(shí)的前提下，所選案例可偏重于綜合性，提出所要解決的問題，并引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行合理的分析討論，注重培養(yǎng)本科學(xué)生分析問題和解決問題的能力。通過(guò)啟發(fā)式教學(xué)，鼓勵(lì)學(xué)生思考，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的參與度，提高教學(xué)質(zhì)量。

另外，本科生細(xì)胞生物學(xué)課程講到細(xì)胞凋亡通路的章節(jié)時(shí)，知識(shí)結(jié)構(gòu)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，既相對(duì)獨(dú)立又相互聯(lián)系。我們將“Toll樣受體參與腫瘤細(xì)胞自噬”這一科研成果，進(jìn)行提煉，再與教材中相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)相結(jié)合，提出“Toll樣受體激活后引起細(xì)胞自噬，應(yīng)采取哪些實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)及深入研究”等問題，啟發(fā)學(xué)生將所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用于對(duì)具體的科研案例的分析中，將細(xì)胞凋亡、細(xì)胞壞死與細(xì)胞自噬的原理、區(qū)別及研究方法等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)而將透射電鏡、激光共聚焦顯微鏡、蛋白免疫印跡等技術(shù)合理的引入教學(xué)，形成思維網(wǎng)絡(luò)，更容易開展啟發(fā)式教學(xué)模式，組織課堂討論，使本科學(xué)生的學(xué)習(xí)不再盲目，引導(dǎo)他們創(chuàng)新思維，促進(jìn)學(xué)生有效地掌握知識(shí)。

2.1.2 Toll樣受體案例引入免疫學(xué)教學(xué) “興趣是最好的老師”。免疫學(xué)課程第一章緒論是相對(duì)枯燥的，主要介紹免疫學(xué)的研究?jī)?nèi)容、發(fā)展簡(jiǎn)史及免疫學(xué)的學(xué)習(xí)方法。如何在第一節(jié)課就激發(fā)起學(xué)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣，為后續(xù)知識(shí)的學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)，是教師在免疫學(xué)教學(xué)中值得關(guān)注的問題。

我們?cè)诿庖邔W(xué)第一章緒論教學(xué)中，做了如下嘗試。如介紹果蠅是世界上公認(rèn)的用于生物學(xué)研究的經(jīng)典模式生物后，講授其在科學(xué)研究中的重要作用，并將Toll樣受體的相關(guān)研究成果引入教學(xué)。我們首先向?qū)W生提出問題：果蠅的主食為腐爛的水果，其經(jīng)常與大量病原體“親密”接觸，但并不易被感染，是何原因？在啟發(fā)學(xué)生思考的同時(shí)，引入Toll受體的下述相關(guān)知識(shí)。由于果蠅體內(nèi)具有Toll受體，其可以調(diào)動(dòng)免疫系統(tǒng)，從而抵御病原體的感染。果蠅體內(nèi)Toll受體對(duì)真菌感染具有較強(qiáng)的免疫作用，是Lemaitre[24]于1996年首次發(fā)現(xiàn)，進(jìn)而提出“在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中是否存在與果蠅Toll受體同源受體”的問題。然后進(jìn)一步介紹Poltorak[25]實(shí)驗(yàn)室于1998年發(fā)現(xiàn)了與果蠅Toll 蛋白同源的小鼠Toll樣受體4(TLR4)的特異性配體LPS，是激活適應(yīng)性免疫的基礎(chǔ)。正是由于Lemaitre和Poltorak在天然免疫模式識(shí)別受體領(lǐng)域做出的突出貢獻(xiàn)，他們于2011年獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。目前Toll 樣受體在免疫遺傳中的作用已引起廣泛關(guān)注，并向?qū)W生引入我們?cè)赥oll樣受體與腫瘤發(fā)展關(guān)系的研究成果，積極地把新科學(xué)思想、科學(xué)精神和科研方向傳授給學(xué)生，并鼓勵(lì)學(xué)生參與我們的課題研究。通過(guò)將免疫學(xué)研究與諾貝爾獎(jiǎng)聯(lián)系起來(lái)，將前人和我們的科研成果引入教學(xué)，使學(xué)生了解學(xué)科中的問題和爭(zhēng)論、前沿和熱點(diǎn)，不僅激發(fā)學(xué)生學(xué)好這門課的興趣與愿望，而且培養(yǎng)了他們的創(chuàng)新素質(zhì)。

免疫學(xué)課程的第二章第一節(jié)天然免疫，需要學(xué)生掌握機(jī)體應(yīng)對(duì)入侵病原微生物的方法以及免疫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快速反應(yīng)的途徑等相關(guān)知識(shí)。巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞和中性粒天然免疫細(xì)胞表面的模式識(shí)別受體在識(shí)別病原微生物中的作用是本章節(jié)的重點(diǎn)，該理論知識(shí)比較抽象。為了便于學(xué)生理解掌握以及培養(yǎng)學(xué)生免疫學(xué)研究的科研思路，我們將“Toll樣受體信號(hào)在細(xì)胞吞噬過(guò)程中的作用”這一科研成果引入教學(xué)。由于授課對(duì)象是大三本科生，他們已經(jīng)掌握了生物學(xué)基本實(shí)驗(yàn)技術(shù)，因此我們提出“如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)可以鑒定Toll樣受體信號(hào)通路激活”的問題，將我們的科研成果“MAP1S促進(jìn)了Toll樣受體信號(hào)的激活和巨噬細(xì)胞的吞噬作用”作為案例引入課堂，引導(dǎo)學(xué)生分析“MAP1S缺陷型和野生型的巨噬細(xì)胞中Toll樣受體的活化狀態(tài)及其對(duì)吞噬作用的影響”等實(shí)驗(yàn)結(jié)果的過(guò)程中，啟發(fā)學(xué)生思考與討論，不僅使他們掌握了Toll樣受體和巨噬細(xì)胞吞噬功能的關(guān)系，而且拓展了他們的科研思路。

免疫學(xué)是一門前沿學(xué)科，知識(shí)更新十分迅速，為了培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)、會(huì)學(xué)習(xí)的能力，以我們的Toll樣受體相關(guān)研究成果為載體，巧妙地引入Pubmed、Google等查閱文獻(xiàn)的常用網(wǎng)址及應(yīng)用Endnote軟件搜索和插入文獻(xiàn)的方法，然后讓學(xué)生查閱幾篇Toll樣受體相關(guān)的參考文獻(xiàn)，撰寫綜述性課程論文，并計(jì)入平時(shí)成績(jī)的考核內(nèi)容。這樣可以讓學(xué)生通過(guò)查閱資料，了解研究熱點(diǎn)，找到自己的興趣點(diǎn)，對(duì)科研素質(zhì)的提高有很大的益處。

2.2 以實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式充實(shí)教學(xué)內(nèi)容 生命科學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)課程理論性較強(qiáng)，且涉及了很多實(shí)踐性內(nèi)容，很多內(nèi)容僅僅通過(guò)單純的課堂講解難以接受，能在課堂上講深講透，并讓本科學(xué)生易于掌握更是困難。因此，我院面向生物技術(shù)與生物工程專業(yè)大四本科生開設(shè)了生物化學(xué)與分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程。

本門課程包括3周的連續(xù)性實(shí)驗(yàn)，要求他們熟練掌握重組質(zhì)粒的構(gòu)建、轉(zhuǎn)染、蛋白免疫印跡、免疫熒光等技術(shù)。我們通過(guò)與科研成果相結(jié)合，在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中安排了設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，如以Toll樣受體參與腫瘤免疫治療的科研成果為背景，安排了“Toll樣受體關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子MAP1S基因在細(xì)胞中過(guò)表達(dá)”的實(shí)驗(yàn)。要求學(xué)生將MAP1S基因的編碼區(qū)構(gòu)建到真核表達(dá)載體pcDNA3.1上，在測(cè)序驗(yàn)證重組體后，將重組體pcDNA3.1/MAP1S瞬時(shí)轉(zhuǎn)染HEK293細(xì)胞中，轉(zhuǎn)染48 h后，通過(guò)Western blot驗(yàn)證MAP1S在細(xì)胞中過(guò)表達(dá)，并采用間接免疫熒光技術(shù)通過(guò)激光共聚焦顯微鏡觀察MAP1S蛋白在細(xì)胞中的表達(dá)和定位。從而將重組質(zhì)粒的構(gòu)建、轉(zhuǎn)染、Western blot、免疫熒光、激光共聚焦顯微鏡觀察等基本實(shí)驗(yàn)操作，以Toll樣受體相關(guān)的研究思路及科研成果為載體將它們連貫起來(lái)，實(shí)行系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)，與實(shí)驗(yàn)技術(shù)的理論知識(shí)融會(huì)貫通，靈活應(yīng)用，使這些實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)的過(guò)程與內(nèi)容具有更強(qiáng)的結(jié)果期盼性、實(shí)踐性和可操作性。激發(fā)本科學(xué)生的求知欲和創(chuàng)新意識(shí)，具有技術(shù)涉及面廣、綜合性強(qiáng)等特點(diǎn)。由于實(shí)驗(yàn)過(guò)程環(huán)環(huán)相扣，為了避免后續(xù)實(shí)驗(yàn)失敗，實(shí)驗(yàn)中每個(gè)環(huán)節(jié)都需要認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，既要求學(xué)生有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)和廣泛的知識(shí)面，又要有靈活的應(yīng)對(duì)能力、動(dòng)手實(shí)踐能力及良好的協(xié)作精神，比起單純幾個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)灌輸式講授，具有事半功倍的效果，使本科教學(xué)質(zhì)量得到提高。

我們有了科研成果之源，在本科生的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)中可以向?qū)W生進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)(見表1)，傳授個(gè)人在科研實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)所得、科研思路與創(chuàng)新，會(huì)比較自然地用科研的實(shí)踐精神和創(chuàng)造精神感染學(xué)生，突破課本內(nèi)容的局限，生動(dòng)地靈活地教學(xué)，更注重理論與實(shí)際的有機(jī)結(jié)合。這樣既體現(xiàn)了教師的專業(yè)知識(shí)水平和研究能力，又彰顯了教師的課堂特色和魅力，從而增加學(xué)生對(duì)課堂的關(guān)注度和參與度，激發(fā)本科學(xué)生從事科研的興趣，更快地步入學(xué)術(shù)研究的征途。只有有意識(shí)地把科研成果滲透和融入教學(xué)，才能在實(shí)踐中真正促進(jìn)教學(xué)和人才培養(yǎng)。

表1 Toll樣受體科研成果引入教學(xué)的課堂問題設(shè)置

Tab.1 Set of course questions in process of scientific research achievement of toll-like receptors into teaching

課程名稱啟發(fā)學(xué)生思考的問題需掌握的知識(shí)點(diǎn)細(xì)胞生物學(xué)如何查閱指定的文獻(xiàn)Pubmed、Google等查閱文獻(xiàn)的常用網(wǎng)址及應(yīng)用Endnote軟件搜索和插入文獻(xiàn)的方法如何實(shí)現(xiàn)Toll樣受體關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子的過(guò)表達(dá)？轉(zhuǎn)染技術(shù)的原理、方法及注意事項(xiàng)關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子過(guò)表達(dá)效果的檢測(cè)方法？實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)及蛋白免疫印跡技術(shù)如何檢測(cè)關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子的功能？如何檢測(cè)關(guān)鍵細(xì)胞因子的表達(dá)情況？實(shí)時(shí)定量PCR、蛋白質(zhì)免疫印跡和免疫熒光技術(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在的不足之處？應(yīng)用所學(xué)技術(shù)完善實(shí)驗(yàn)結(jié)果Toll樣受體激活后引起細(xì)胞自噬，應(yīng)采取哪些實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)及深入研究？細(xì)胞凋亡、細(xì)胞壞死與細(xì)胞自噬的原理、區(qū)別及研究方法細(xì)胞自噬的鑒定方法？透射電鏡、激光共聚焦顯微鏡、蛋白免疫印跡技術(shù)免疫學(xué)果蠅經(jīng)常與大量病原體“親密”接觸，但并不易被感染的原因？果蠅Toll受體可以調(diào)動(dòng)免疫系統(tǒng)抵御病原體的感染在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中是否存在與果蠅Toll受體同源的受體？天然免疫模式識(shí)別受體領(lǐng)域的突出貢獻(xiàn)與諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)Toll樣受體與腫瘤發(fā)展關(guān)系？新科學(xué)思想和科研方向如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來(lái)鑒定Toll樣受體信號(hào)通路的激活？Toll樣受體和巨噬細(xì)胞吞噬功能的關(guān)系以及科研思路的拓展如何查閱多篇Toll樣受體相關(guān)的參考文獻(xiàn)，撰寫綜述性課程論文？Pubmed、Google等查閱文獻(xiàn)的常用網(wǎng)址及應(yīng)用Endnote軟件搜索和插入文獻(xiàn)的方法生化與分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)Toll樣受體關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子MAP1S基因在細(xì)胞中過(guò)表達(dá)的實(shí)驗(yàn)思路？重組載體的構(gòu)建、瞬時(shí)轉(zhuǎn)染技術(shù)、蛋白免疫印跡技術(shù)、激光共聚焦顯微鏡的使用以及間接免疫熒光技術(shù)的原理、實(shí)驗(yàn)操作與注意事項(xiàng)

3 Toll樣受體科研成果教學(xué)轉(zhuǎn)化取得成效

在本科免疫學(xué)相關(guān)課程(包括細(xì)胞生物學(xué)、免疫學(xué)及生物化學(xué)與分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程)的教學(xué)中實(shí)施科研成果教學(xué)轉(zhuǎn)化模式后，我們對(duì)教學(xué)效果滿意度進(jìn)行了問卷調(diào)查。

我們分別對(duì)改革前與改革后的生物技術(shù)、生物工程專業(yè)共67名本科生進(jìn)行了細(xì)胞生物學(xué)課程第三章細(xì)胞生物學(xué)研究方法教學(xué)的滿意度問卷調(diào)查；對(duì)生物技術(shù)、生物工程和生物信息技術(shù)專業(yè)共98名本科生進(jìn)行了免疫學(xué)課程第一章和第二章教學(xué)的滿意度問卷調(diào)查；對(duì)生物技術(shù)、生物工程和生物信息技術(shù)專業(yè)共78名本科生進(jìn)行了生物化學(xué)與分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)的滿意度問卷調(diào)查，回收率100%，均為有效問卷。應(yīng)用SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，結(jié)果表明(見表2)：①改革后對(duì)教學(xué)安排合理性的問卷調(diào)查，評(píng)價(jià)為“好”和“較好”的學(xué)生人數(shù)較改革前明顯增多，應(yīng)用卡方檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)P<0.01，具有顯著性差異;②對(duì)是否利于獲取前沿知識(shí)的評(píng)價(jià)，改革后評(píng)價(jià)為“好”和“較好”的學(xué)生人數(shù)顯著高于改革前的學(xué)生人數(shù)，統(tǒng)計(jì)分析具有顯著性差異(P<0.01);③課程改革后，認(rèn)為“科研成果引入教學(xué)利于激發(fā)科研興趣和拓展科研思維能力”的學(xué)生人數(shù)顯著高于改革前的學(xué)生人數(shù)(P<0.01);④關(guān)于教學(xué)效果及作用的評(píng)價(jià)結(jié)果，課程改革后，學(xué)生對(duì)教學(xué)效果評(píng)價(jià)為“好”和“較好”的學(xué)生比例，顯著高于改革前的學(xué)生比例(P<0.01)。

細(xì)胞生物學(xué)、免疫學(xué)及生物化學(xué)與分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程采用科研成果教學(xué)轉(zhuǎn)化的教學(xué)模式，所取得的最優(yōu)效果體現(xiàn)在：豐富了授課內(nèi)涵，激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，加強(qiáng)了學(xué)生實(shí)踐能力的培養(yǎng)。在這種模式下培養(yǎng)出來(lái)的學(xué)生具有創(chuàng)新精神、創(chuàng)新意識(shí)，是具有發(fā)展?jié)撡|(zhì)的復(fù)合現(xiàn)代社會(huì)要求的人才。

4 結(jié)語(yǔ)

在當(dāng)今大學(xué)，科研和教學(xué)是相互統(tǒng)一、相互促進(jìn)的。科研與教學(xué)的關(guān)系經(jīng)常是“源”和“流”的關(guān)系，教學(xué)是科研的基礎(chǔ)，科研是教學(xué)的發(fā)展和提高，科研促進(jìn)教學(xué)。教師將新的科研成果引入教學(xué)，不僅激發(fā)學(xué)生的好奇心和學(xué)習(xí)興趣，增加了學(xué)生與教師之間的互動(dòng)，有利于教學(xué)相長(zhǎng)，同時(shí)會(huì)使本科學(xué)生了解科技發(fā)展的最前沿，拓展本科學(xué)生的科研思維能力，培養(yǎng)本科學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)。因此，科研成果向教學(xué)轉(zhuǎn)化是提高人才培養(yǎng)質(zhì)量的必然要求。

表2 本科生對(duì)科研成果教學(xué)轉(zhuǎn)化的教學(xué)模式反饋意見調(diào)查結(jié)果

Tab.2 Survey results of undergraduate student feedback on models of scientific research achievements into teaching

課程調(diào)查內(nèi)容和反饋信息改革前好較好人數(shù)(%)一般差改革后好較好人數(shù)(%)一般差P細(xì)胞生物學(xué)第三章教學(xué)安排是否合理7(21 9)12(37 5)12(37 5)1(3 1)18(51 4)14(40 0)3(8 6)0(0)<0 01是否激發(fā)學(xué)習(xí)興趣7(21 9)1(34 4)12(37 5)2(6 25)19(54 3)13(37 1)3(8 6)0(0)<0 01是否利于獲取前沿知識(shí)8(25 0)11(34 4)12(37 5)1(3 1)17(48 6)16(45 7)2(5 7)0(0)<0 01是否利于拓展科研思維能力7(21 9)12(37 5)12(37 5)1(3 1)18(51 4)14(40 0)3(8 6)0(0)<0 01教學(xué)效果及作用7(21 9)11(34 4)13(37 5)1(3 1)18(51 4)13(37 1)4(11 4)0(0)<0 01免疫學(xué)第一和第二章教學(xué)安排是否合理10(20 8)19(39 6)18(37 5)1(2 1)25(50 0)20(40 0)4(8 0)1(2 0)<0 01是否激發(fā)學(xué)習(xí)興趣11(22 9)17(35 4)18(37 5)2(4 2)26(52)18(36 0)5(10 0)0(0)<0 01是否利于獲取前沿知識(shí)12(25 0)17(35 4)18(37 5)1(2 1)26(52 0)21(42 0)3(6 0)0(0)<0 01是否利于拓展科研思維能力11(22 9)18(37 5)18(37 5)1(2 1)24(48 0)21(42 0)4(8 0)1(2 0)<0 01教學(xué)效果及作用10(20 8)17(35 4)19(39 6)2(2 1)25(50 0)20(40 0)5(10 0)0(0)<0 01生化與分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)教學(xué)安排是否合理7(23 3)10(33 3)11(36 7)2(6 7)24(50 0)19(39 6)4(8 3)1(2 0)<0 01是否激發(fā)學(xué)習(xí)興趣8(26 7)8(26 7)12(40 0)2(6 7)25(52 1)18(37 5)4(8 3)1(2 0)<0 01是否利于獲取前沿知識(shí)7(23 3)11(36 7)11(36 7)1(3 3)24(50 0)20(41 7)2(4 2)2(4 2)<0 01是否利于拓展科研思維能力7(23 3)10(33 3)12(40 0)1(3 3)23(47 9)21(43 8)3(6 25)1(2 0)<0 01教學(xué)效果及作用7(23 3)11(36 7)11(36 7)1(3 3)25(50 0)19(39 6)3(6 25)1(2 0)<0 01

Note：細(xì)胞生物學(xué)第三章,改革前1028101和1028201班,共32人,改革后1228101和1228201班,共35人；免疫學(xué)第一章和第二章，改革前1128101、1128201和1103301班，共48人,改革后1328101、1328201和1303301班，共50人；生物化學(xué)與分子生物學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)課程,改革前1128101和1128201班,共30人,改革后1228101、1228201和1203301班共48人。

[1] 王廣彥.科研成果向教學(xué)內(nèi)容的轉(zhuǎn)化研究[J].理工高教研究,2009,28(4):120-123.

[2] 武占省，童延斌，韓亞杰.科研成果向教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)化的教學(xué)實(shí)踐與體會(huì)[J].廣州化工,2013,41(18):187-188.

[3] Medzhitov R,Preston-Hurlburt P,Janeway CA.A human homologue of the Drosophila Toll protein signals activation of adaptive immunity [J].Nature,1997,388 (6640):394-397.

[4] Koizumi S,Masuko K,Wakita D,etal.Extracts of LarixLeptolepis effectively augments the generation of tumor antigen-specific cytotoxic T lymphocytes via activation of dendritic cells in TLR-2 and TLR-4-dependent manner [J].Cellular Immunol,2012,276(1-2):153-161.

[5] D′Agostino D,Racioppi M,Filianoti A,etal.Therapy for non-muscleinvasivebladdercancer:HP-NAP [J].Urologia,2012,79(2):142-148.

[6] Lin H,Hua F,Hu ZW.Autophagic flux,supported by toll-like receptor 2 activity,defends against the carcinogenesis of hepatocellular carcinoma [J].Autophagy,2012,8(12):1859-1861.

[7] Weigel BJ,Cooley S,DeFor T,etal.Prolonged subcutaneous administration of 852A,a novel systemic toll-like receptor 7 agonist,to activate innate immune responses in patients with advanced hematologic malignancies [J].Am J Hematol,2012,87(10):953-956.

[8] Iribarren K,Bloy N,Buque A,etal.Trial watch:immunost-imulation with toll-like receptor agonists in cancer therapy [J].Onco Immunol,2016,5(3):e1088631.

[9] Koizumi S,Masuko K,Wakita D,etal.Extracts of LarixLeptolepis effectively augments the generation of tumor antigen-specific cytotoxic T lymphocytes via activation of dendritic cells in TLR-2 and TLR-4-dependent manner [J].Cellular Immunol,2012,276(1-2):153-161.

[10] Yuan MM,Xu YY,Chen L,etal.TLR3 expression correlates with apoptosis,proliferation and angiogenesis in hepatocellular carcinoma and predicts prognosis [J].BMC cancer,2015,15:245.

[11] Jeung HC,Moon YW,Rha SY,etal.Phase Ⅲ trial of adjuvant 5-fluorouracil and adriamycin versus 5-fluorouracil,adriamycin,and polyadenylic-polyuridylic acid (poly A:U) for locally advanced gastric cancer after curative surgery:final results of 15-year follow-up [J].Annals Oncol,2008,19(3):520-526.

[12] Lacour J,Lacour F,Spira A,etal.Adjuvant treatment with polyadenylic-polyuridylic acid (Polya.Polyu) in operable breast cancer [J].Lancet,1980,2(8187):161-164.

[13] Salaun B,Coste I,Rissoan MC,etal.TLR3 can directly trigger apoptosis in human cancer cells [J].J Immunol,2006,176(8):4894-4901.

[14] Mantovani A.Cancer:Inflaming metastasis [J].Nature,2009,457(7225):36-37.

[15] Shimizu S,Yoshida T,Tsujioka M,etal.Autophagic cell death and cancer [J].Int J Mole Sci,2014,15(2):3145-3153.

[16] Acharya M,Sokolovska A,Tam JM,etal.Alphav Integrins combine with LC3 and atg5 to regulate Toll-like receptor signalling in B cells [J].Nat Communicat,2016,7:10917.

[17] van der Vaart M,Korbee CJ,Lamers GE,etal.The DNA damage-regulated autophagy modulator DRAM1 links mycobacterial recognition via TLR-MYD88 to autophagic defense [J].Cell Host Microbe,2014,15(6):753-767.

[18] Muzes G,Constantinovits M,Furi I,etal.Interaction of autophagy and Toll-like receptors:a regulatory cross-talk--even in cancer cells?[J].Current Drug Targets,2014,15(8):743-752.

[19] Shi M,Yao Y,Han F,etal.MAP1S controls breast cancer cell TLR5 signaling pathway and promotes TLR5 signaling-based tumor suppression [J].PLoS One,2014,9(1):e86839.

[20] Shi M,Zhang Y,Liu L,etal.MAP1S protein regulates the phagocytosis of bacteria and toll-like receptor (TLR) signaling [J].J Biological Chemis,2016,291(3):1243-1250.

[21] 廖 萍.科研成果質(zhì)量評(píng)價(jià)模糊綜合評(píng)判的探討[J].廣西工學(xué)院學(xué)報(bào),2007,18(2):120-123.

[22] 李 賀,阮成江.把科研引入遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的探索與實(shí)踐——以沙棘種質(zhì)遺傳多樣性的分子標(biāo)記分析實(shí)驗(yàn)為例[J].高校實(shí)驗(yàn)室工作研究,2012，114(4):28-31.

[23] 李 潔，梁前進(jìn)，靳 溪，等.微衛(wèi)星分子標(biāo)記技術(shù)在遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用—科研轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐和探索[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2016,33(1):53-57.

[24] Lemaitre B,Nicolas E,Michaut L,etal.The dorsoventral regulatory gene cassette sp?tzle/Toll/cactus controls the potent antifungal response in Drosophila adults [J].Cell,1996,86(6):973-983.

[25] Poltorak A,He X,Smirnova I,etal.Defective LPS signaling in C3H/HeJ and C57BL/10ScCr mice:mutations in Tlr4 gene [J].Science,1998,282(5396):2085-2088.

[收稿2016-08-25 修回2016-10-11]

(編輯 許四平)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.04.026

①本文為黑龍江省高等教育學(xué)會(huì)“十三五”高等教育科研課題(No.16G001)和黑龍江省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃青年專項(xiàng)課題，編號(hào)：GZD1214026。

赫 杰(1971年-)，女，博士，副教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事細(xì)胞分子生物學(xué)研究，E-mail：hejie@hit.edu.cn。

G642.0

A

1000-484X(2017)04-0603-06