臨床專業(yè)本科生開設(shè)組織工程課程的必要性

李櫟 唐歷波

[摘 要]比對國內(nèi)外組織工程在研究領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，其相關(guān)教學(xué)顯得格外滯后。通過分析國內(nèi)外組織工程教學(xué)現(xiàn)狀及其在臨床醫(yī)學(xué)中的地位與作用，提出面向臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科學(xué)生開設(shè)組織工程課程的必要性，并就目前臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科學(xué)生開設(shè)組織工程課程存在的問題進(jìn)行分析，以期促進(jìn)組織工程教學(xué)工作在臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科教育中的開展。

[關(guān)鍵詞]組織工程；臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)；教學(xué)改革

[中圖分類號(hào)] G642.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-3437（2018）10-0068-03

組織工程是應(yīng)用生命科學(xué)與工程學(xué)的原理與技術(shù)，在正確認(rèn)識(shí)哺乳動(dòng)物的正常及病理兩種狀態(tài)下的組織結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的基礎(chǔ)上，研究、開發(fā)用于修復(fù)、維護(hù)、促進(jìn)人體各種組織或器官損傷后的功能和形態(tài)的生物替代物的一門新興學(xué)科。組織工程的應(yīng)用目標(biāo)是構(gòu)建人工器官，從形態(tài)、結(jié)構(gòu)和功能上對組織、器官喪失或功能障礙進(jìn)行永久性地置換和替代，從而促進(jìn)人體健康、長壽，提高生命的質(zhì)量。可見，這一學(xué)科的應(yīng)用領(lǐng)域直接與臨床醫(yī)學(xué)和人類健康密切相關(guān)，在今后的幾十年中，組織工程將成為臨床醫(yī)學(xué)的一個(gè)重要組成部分，并可能被列于目前的藥物治療方法。可見，面向臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科學(xué)生開設(shè)組織工程課程是十分必要的。學(xué)生通過本門課程的學(xué)習(xí)可以了解組織工程學(xué)科的最新研究狀況，掌握組織工程的基本原理、主要應(yīng)用范疇及基本研究技能，從而有助于學(xué)生在今后的臨床工作中更好地將組織工程成果運(yùn)用于臨床當(dāng)中，以推動(dòng)醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展。

一、組織工程概況及教學(xué)發(fā)展現(xiàn)狀

1987年，在美國華盛頓召開的美國國家科學(xué)基金會(huì)議的生物工程小組討論會(huì)中正式提出了組織工程這個(gè)概念。作為一門新生的學(xué)科，組織工程自誕生以來就一直受到廣泛關(guān)注。美國、日本、新加坡、中國等都投入高額的研究資金及大量的專業(yè)人才來推動(dòng)這個(gè)學(xué)科的發(fā)展。經(jīng)過近三十多年的發(fā)展，組織工程無論在基礎(chǔ)研究、臨床應(yīng)用和市場轉(zhuǎn)化方面都取得了非常大的發(fā)展，其研究成果已經(jīng)在很大程度上改變了臨床治療思路，使大量病人受益。與研究領(lǐng)域的迅速發(fā)展相比，組織工程教學(xué)的開展顯得格外的滯后，主要作現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）開設(shè)的專業(yè)及對象極其有限

組織工程學(xué)課程的開設(shè)，國內(nèi)外的情況大體相同，即僅在少數(shù)的綜合性大學(xué)及醫(yī)學(xué)類院校開設(shè)，并多為選修課，其面對的教學(xué)對象主要有三類。第一類是生物類及醫(yī)學(xué)類的研究生。目前，組織工程課程開設(shè)對象主要是碩士研究生。例如，中國醫(yī)科大學(xué)、第四軍醫(yī)大學(xué)、第二軍醫(yī)大學(xué)、江蘇大學(xué)面對碩士研究生開設(shè)組織工程選修課[1][2][3][4]。在英國，Keele醫(yī)學(xué)院和醫(yī)學(xué)科學(xué)與技術(shù)研究所（ISTM）為醫(yī)學(xué)類碩士研究開設(shè)了細(xì)胞與組織工程課程。這一類學(xué)生中的大部分在今后的研究中將或多或少的接觸到組織工程的相關(guān)知識(shí)或技術(shù)，他們希望通過學(xué)習(xí)本門課程開拓自己的研究思路和技術(shù)方法，從而有助于自身科研工作的順利開展。第二類是生物類本科學(xué)生，主要是生物工程、生物科學(xué)及生物技術(shù)專業(yè)的本科學(xué)生。耶魯大學(xué)為生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的本科生開設(shè)了生物醫(yī)學(xué)工程探索，本課程共25學(xué)時(shí)，其中組織工程僅占2學(xué)時(shí)。而國內(nèi)，生物工程類學(xué)生安排的學(xué)時(shí)會(huì)較其他專業(yè)多，教學(xué)內(nèi)容涉及的面也會(huì)更廣些。例如，暨南大學(xué)針對生物醫(yī)學(xué)工程專業(yè)的本科生開設(shè)組織工程選修課，其理論課與實(shí)驗(yàn)課分別為36學(xué)時(shí)。而對于生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，開設(shè)的學(xué)時(shí)數(shù)要少一些，例如，第二軍醫(yī)大學(xué)生物技術(shù)專業(yè)開設(shè)的組織工程理論課24學(xué)時(shí)，實(shí)習(xí)課3學(xué)時(shí)。中國醫(yī)科大學(xué)為生物醫(yī)學(xué)工程及生物科學(xué)與生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生開設(shè)組織工程的學(xué)時(shí)數(shù)為44學(xué)時(shí)，包括理論課24學(xué)時(shí)和實(shí)驗(yàn)課20學(xué)時(shí)。上面這兩所學(xué)校開設(shè)組織工程都有十幾年的時(shí)間，在開設(shè)中他們發(fā)現(xiàn)，組織工程課程對相關(guān)專業(yè)本科學(xué)生的培養(yǎng)很有必要，因此，目前這兩門課程均以必修課開設(shè)。第三類是醫(yī)學(xué)類及藥學(xué)類的本科學(xué)生，面向這類學(xué)生開展組織工程課程教學(xué)的學(xué)校更是少之又少。南方醫(yī)科大學(xué)組織工程學(xué)教課對象僅為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)本科學(xué)生，江蘇大學(xué)為藥學(xué)專業(yè)本科生開設(shè)選修課程干細(xì)胞與組織工程學(xué)。

（二）沒有供教學(xué)使用的合適教材

目前，組織工程書籍多以專著為主，教科書呈現(xiàn)數(shù)量嚴(yán)重不足，適用性不佳的局面。比如，胡敏主編一的研究生教材《人體組織工程學(xué)》，由于各校的研究生專業(yè)與培養(yǎng)方向差異較大，因此該書的使用率并不高。而由熊黨生主編的《生物材料與組織工程》一書，第1章到第7章為生物材料內(nèi)容，組織工程內(nèi)容較少，僅涉及皮膚、骨、 肌腱和韌帶的組織工程，對于臨床專業(yè)的學(xué)生并不適用。另外，由柏樹令主編的《組織工程學(xué)教程》，該書供組織工程學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程、生物科學(xué)與生物技術(shù)專業(yè)使用，對于臨床專業(yè)的本科學(xué)生而言，可將該書與組織工程的臨床研究與應(yīng)用相關(guān)的內(nèi)容做一定的補(bǔ)充。

（三）對任課教師的要求高

組織工程學(xué)是一門涉及細(xì)胞生物學(xué)、材料學(xué)、工程學(xué)、生物化學(xué)、免疫學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、分子生物學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)及倫理學(xué)等多學(xué)科交叉的新學(xué)科，其研究領(lǐng)域覆蓋面之廣、涉獵學(xué)科之多是其他學(xué)科所無法比擬的。這就為組織工程學(xué)的教師提出了較高的要求。組織工程學(xué)教師要在掌握豐富的專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，具備完善的知識(shí)結(jié)構(gòu)和廣博的知識(shí)面。但目前擔(dān)任組織工程學(xué)授課的教師主要是從事生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域教學(xué)和研究的人員，他們具有一定的生物學(xué)和醫(yī)學(xué)方面的知識(shí)背景，但對于工程學(xué)與材料學(xué)方面的知識(shí)儲(chǔ)備明顯不足。另外，近年來由于材料學(xué)的迅速發(fā)展，一些材料學(xué)專業(yè)的人才也加入了組織工程的教師隊(duì)伍中，補(bǔ)充了本門課程在材料學(xué)方面的短板。但值得注意的是，這些材料學(xué)專業(yè)的教師往往來自于綜合性大學(xué)，他們又缺少醫(yī)學(xué)知識(shí)背景。因此，對于教師的進(jìn)一步培養(yǎng)是急待解決的問題。

二、組織工程在臨床醫(yī)學(xué)中的地位與作用

（一）巨大的患者需求

據(jù)統(tǒng)計(jì)，美國每年有4000多億美元的資金花在了有器官及組織損害的病人身上，這幾乎占了美國醫(yī)療費(fèi)用的一半。美國的醫(yī)院每年要為這些病人作800萬例次手術(shù)，但這并不能挽救每一個(gè)人的生命，每年約有4000人在等待器官移植時(shí)死亡，還有10萬人在未被列入等待器官移植時(shí)就已死亡[5]。在我國，每年燒傷患者有上百萬人，加上日益增多的交通傷亡人數(shù)，需要修補(bǔ)的器官組織損傷越來越多，器官供求之間的不平衡矛盾越發(fā)突出?；颊叩男枰褪强茖W(xué)工作者的研究方向，也是臨床醫(yī)生需要掌握的為病人服務(wù)的新的醫(yī)療手段。

（二）組織工程臨床研究及應(yīng)用現(xiàn)狀

組織工程的終極目標(biāo)就是為患者提供功能性組織和器官。組織工程學(xué)科的發(fā)展極大地豐富了外科治療手段，促進(jìn)了臨床醫(yī)學(xué)發(fā)展。目前，組織工程的研究和探索涉及的組織器官包括皮膚、骨、軟骨、神經(jīng)、肝臟、胰臟、肌肉、肌腱、角膜、脂肪、血管、耳、手、鼻、喉、氣管等。與之相關(guān)的臨床學(xué)科包括骨科、普外科、五官科、康復(fù)醫(yī)學(xué)科、泌尿科、口腔頜面外科、神經(jīng)外科、整形外科、胸外科等。

在眾多的組織工程研究中，組織工程皮膚發(fā)展最為成熟。人造生物皮膚是世界上第一種獲得FDA（美國食品和藥物管理局）批準(zhǔn)的組織工程產(chǎn)品[6]。2007年，中國國家食品藥品監(jiān)督管理局（SFDA）批準(zhǔn)了中國首個(gè)組織工程學(xué)產(chǎn)品：由西安第四軍醫(yī)大學(xué)研究人員開發(fā)的ActivSkin。這使得中國成為世界上繼美國之后第二個(gè)持有這一人工皮膚技術(shù)的國家[7]。另外，在歐美、日本已將人造皮膚應(yīng)用于臨床，其在治療大面積皮膚缺損、頑固性潰瘍和嚴(yán)重?zé)齻颊叻矫嫒〉昧溯^好的療效，現(xiàn)已進(jìn)入商品化生產(chǎn)。而真正意義上的組織工程軟骨的臨床應(yīng)用早在1994年就已在美國開展，美國FDA 已批準(zhǔn)自體關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞移植用于修復(fù)關(guān)節(jié)小區(qū)軟骨缺損[8]。1998年至今，大量的組織工程骨應(yīng)用于臨床，隨著骨組織工程技術(shù)的日益成熟，組織工程骨有可能成為骨缺損修復(fù)的主要方法。與此同時(shí)，肌肉、肌腱、心臟瓣膜、管狀結(jié)構(gòu)、神經(jīng)、肝臟、角膜、膀胱等組織工程器官的臨床應(yīng)用也在大量的開展。

隨著基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用的深入發(fā)展，組織工程化組織、器官將成為臨床治療組織、器官損傷必不可少的治療手段。組織工程在臨床上的應(yīng)用需要臨床醫(yī)生對組織工程基本原理及相關(guān)問題具備一定的認(rèn)識(shí)。因此，對臨床專業(yè)學(xué)生開展組織工程教學(xué)是十分必要的。

三、組織工程教學(xué)的具體實(shí)施

（一）明確課程定位，制定有針對性的培養(yǎng)目標(biāo)，以保證教學(xué)質(zhì)量

組織工程學(xué)綜合了材料學(xué)、醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和工程學(xué)的基本理論和方法，因此要求學(xué)生在學(xué)習(xí)本門課程之前，進(jìn)行相關(guān)課程的學(xué)習(xí)，如解剖學(xué)、組織胚胎學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等，以便學(xué)生理解和掌握學(xué)科內(nèi)容。所以我們面對的開課對象是本科臨床專業(yè)大三學(xué)生。

本門課程的培養(yǎng)目標(biāo)是，讓學(xué)生掌握組織工程的基礎(chǔ)理論；基本知識(shí)及基本技能；熟悉組織工程化組織器官在臨床應(yīng)用中所存在的問題和挑戰(zhàn)；了解目前重要組織器官構(gòu)建的研究進(jìn)展及其臨床應(yīng)用情況。

應(yīng)建立與完善以種子細(xì)胞、生物材料、微環(huán)境調(diào)控三大組織工程基本要素為主線的組織工程課程體系，保證教學(xué)內(nèi)容的基礎(chǔ)性與概括性，突出科學(xué)的思維方法與研究方法、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維與能力。

（二）正確把握教學(xué)內(nèi)容有助于提高教學(xué)效率

組織工程涉及學(xué)科眾多，針對臨床醫(yī)學(xué)本科學(xué)生，要將所有涉獵的學(xué)科內(nèi)容詳細(xì)學(xué)習(xí)不現(xiàn)實(shí)也是不可行的。根據(jù)組織工程的學(xué)科特點(diǎn)，應(yīng)突出其在臨床上的研究與應(yīng)用。我們將側(cè)重教授兩部分內(nèi)容：一是組織工程基礎(chǔ)理論，基本知識(shí)及基本技能；二是重要的組織器官構(gòu)建研究及其臨床應(yīng)用。因此，我們將此門課程命名為醫(yī)學(xué)組織工程。

（三）合理的教學(xué)方式是保證教學(xué)質(zhì)量的關(guān)鍵

目前，國內(nèi)外組織工程的教學(xué)方式主要為理論講授。而本課程采用的教學(xué)方式是在理論課的基礎(chǔ)上，以實(shí)踐為主。本課程實(shí)踐課程安排27個(gè)學(xué)時(shí)，在這27個(gè)學(xué)時(shí)中，學(xué)生將進(jìn)行從種子細(xì)胞分離、鑒定；脫細(xì)胞基質(zhì)材料制備；細(xì)胞在支架材料上的培養(yǎng)；培養(yǎng)微環(huán)境調(diào)節(jié)；到最終的培養(yǎng)物大鼠活體移植及移植后相關(guān)檢測的全過程。通過實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生將對組織工程的一般程序有一個(gè)感性的認(rèn)知，這在培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力的同時(shí)有助于學(xué)生對理論課內(nèi)容的掌握。另外，移植后的檢測結(jié)果有助于學(xué)生理解組織工程器官在臨床應(yīng)用中存在的問題，激發(fā)學(xué)生去尋求解決辦法的興趣。在18個(gè)學(xué)時(shí)的理論課中，我們分兩個(gè)模塊進(jìn)行講授。第一個(gè)模塊主要包括種子細(xì)胞、生物材料、生長因子三大組織工程基本要素。第二個(gè)模塊主要對不同組織器官的具體特點(diǎn)與結(jié)構(gòu)要求，各組織器官組織工程研究進(jìn)展進(jìn)行講授，并聯(lián)系重建組織器官在臨床上存在的問題及應(yīng)用前景展開學(xué)習(xí)。

另外，我們將醫(yī)學(xué)倫理與科技道德貫穿于整個(gè)教學(xué)活動(dòng)中。通過闡述組織工程研究與臨床實(shí)踐中典型的醫(yī)學(xué)倫理與科技道德問題，以及組織工程產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的制定及相關(guān)的醫(yī)療法規(guī)體系的完善等問題來培養(yǎng)學(xué)生的倫理辨別能力和科技道德意識(shí)，鍛煉他們的倫理決策能力和倫理評價(jià)能力。

四、展望

隨著組織工程學(xué)的迅猛發(fā)展，將會(huì)有越來越多的工程化組織與器官進(jìn)入臨床研究與應(yīng)用。臨床醫(yī)生具備一定的組織工程知識(shí)將有利于相關(guān)問題的解決，推動(dòng)組織工程化組織器官的臨床應(yīng)用。大學(xué)是培養(yǎng)人才的理想場所，故在大學(xué)本科期間面對臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)本科生開設(shè)組織工程課程勢在必行。

[ 參 考 文 獻(xiàn) ]

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[責(zé)任編輯：陳 明]