许丽惠 袁立葶 王全溪 福建农林大学动物科学学院福州350002

三种动物组织芯片制备及其在教学中的应用

许丽惠 袁立葶 王全溪＊福建农林大学动物科学学院福州350002

组织芯片在科学研究、临床诊断上的应用已较为广泛，近年来也逐步被应用到医学形态学教学，但是在动物形态学上的研究和应用并不多见。本文采用组织芯片技术，制备畜牧生产上常见的三种动物（猪、鸡、鸭）全身组织器官的组织芯片，并运用到动物形态学实验教学中，与传统切片的教学方法进行比较、分析。制备的鸡组织芯片涵盖了11种器官，鸭组织芯片涵盖了13种器官，猪组织芯片涵盖了14种器官。3种动物组织芯片在动物形态学实验教学上的应用结果表明，组织芯片可以大大节省学生更换切片的时间，增加各器官的对比观察，提高教学效果。

动物组织芯片动物形态学教学

组织芯片是将数十个至上千个小组织整齐地排放于同一张载玻片上的微缩芯片[1]。组织芯片因其有体积小[2]、通量高[3]、样本丰富[4]、省时快速等特点而被广泛应用于人类后基因组学[5]、人类疾病相关验证、新药开发、治疗过程的追踪以及预测基因表达后续发展[6-8]等多方面的研究。但是组织芯片在动物领域上的研究、应用并不多见。鸭、鸡、猪是目前集约化生产中的常见动物，在它们的生长过程中不可避免地会遭遇疾病的侵袭。现有文献报道，利用组织芯片技术对患病的动物进行诊疗，已取得良好成效。

动物形态学实验是理论课的继续和深化，其目的在于验证理论知识，承担着理论联系实际、强化对形态概念理解的作用。传统的实验课教学多以挂图、幻灯片、光镜观察切片等方式组织教学，教师将组织切片置于显微镜下给学生演看一遍，学生按实验指导要求进行观察、绘图。该种以演示及验证为主的传统实验，对于学生综合分析、解决实际问题能力的培养较难达到。教育部在《关于全面提高高等教育质量的若干意见》中提出了“创新人才培养模式-创新教育教学方法，倡导启发式、探究式、讨论式、参与式教学”等建议。为增强学生的创新能力、启发学生的思维、强化学生的动手能力，我们在原有的实验教学基础上，提出“基于组织芯片技术设计性实验的开发与探索”。

1 材料与方法

1.1 制备组织芯片（1）选取健康的鸭、鸡各1羽，猪1头，分别取其消化管、呼吸器官、免疫器官、循环器官等，经取材、固定、脱水、透明、浸蜡、包埋制成组织蜡块后，进行石蜡切片制作。（2）石蜡切片经苏木精-伊红（HE）染色后，在光学显微镜下进行定位，即在HE片上圈出需要取点的区域（如气管组织圈出黏膜层、黏膜下层和外膜的区域）。（3）受体蜡块的制作，根据需要制作合适孔径的受体蜡块。（4）阵列的排布，蜡块取点。阵列排好后，按照阵列把蜡块和对应的HE片排好，然后按照阵列取样，把取好的样本放入受体蜡块中。（5）融合，芯片蜡块的制作。取完样的受体蜡块进行融合，最后得到完成的芯片蜡块。（6）芯片蜡块进行切片，HE染色。

1.2 组织芯片在动物形态学实验教学上的应用

1.2.1 组织芯片与普通组织切片的比较将制备获得的组织芯片与传统教学中所用的普通切片进行数量、外观形态及显微镜下形态的比较，区别两者之间的异同。

1.2.2 组织芯片与普通切片在教学中的应用比较这部分的比较主要是授课方式及授课效果上的比较。

2 结果与分析

2.1 组织芯片与普通组织切片的比较组织芯片的最大特点是可以将多种组织集合在一张载玻片上，见图1，一张组织芯片可以取代数十张普通组织切片。图2从上而下依次是鸭、鸡、猪的组织芯片，鸭组织芯片中含有的组织包括心脏、胸腺、脾脏、食管、胃、十二指肠、空肠、回肠、肝脏、肺脏、肾脏；鸡组织芯片在鸭组织芯片的基础上增加了胰腺、淋巴结；猪组织芯片则是在前两者的基础上增加了骨骼肌（纵横切）。单张的普通组织切片大多数可以眼观区别出不同，但是组织芯片则不能，见图3。显微镜下的组织形态观察大致相同，以食管为例，图4中A、B分别为普通组织切片、组织芯片在显微镜下的观察结果。

图1 组织芯片与普通切片的比较

图2 三种动物的组织芯片

图3 组织芯片与普通切片中单一组织的眼观比较

图4 组织芯片与普通切片相同器官组织在显微镜下的比较（40倍）

2.2 组织芯片在动物形态学实验教学中的应用通过与传统的教学方式、考核方法相比较，学生在原先的学习中主要利用肉眼所观察到的组织切片形态进行记忆，死记硬背，马虎应试，并未从内容上深入辨别、认识、理解每种组织，不利于动物形态学课程的学习与掌握。而利用组织芯片替换普通切片进行教学示范与考核，因单从外观形态已经很难分辨出组织的不同，这就迫使学生化被动为主动，提高学习能动性，踏踏实实地从小、从基础学起，认真学习不同组织在显微镜下的结构特点，为整个动物形态学的学习打下坚实的基础。

动物形态学实验的考试方式一直困扰着我们，如何才能有效地考核学生是否掌握相关知识点，并能够在有限的时间内完成考核？多年来，我们尝试了多种考核方式（见表1），通过比较发现，利用组织芯片来进行动物形态学考试可节约时间，掌握内容多，学生可利用组织芯片的高分辨率扫描图复习，学习主动性强，效果好。

3 讨论

在制作猪、鸡、鸭3种动物组织芯片的过程中，发现制作组织芯片比普通组织切片需要更多的组织蜡块与切片，制作步骤也较为复杂，因此，对操作的精准性、细致性要求就更高，只有如此才能保证组织芯片的完整性[9]。另外，制得的组织芯片数量相对较少，这主要是考虑到将其应用于本科生的形态学基础知识教学，不能给学生太重的学习任务[10]，否则就会造成学习压力骤增，学习效果可能适得其反。

组织芯片替代普通切片应用于动物形态学教学与考核，优势明显可见。一是可以节省很多材料，不再像以往需要一大盒的组织切片，而只需几张组织芯片就能够满足学生学习的需要，同时也可以保证大多数学生所拿到组织芯片切片的质量、视野观察的一致性，大大减少了因教学需求大而造成的切片质量、视野的不一致与落差，这与张敏[11]的研究报道相类似。二是可以大大减少教师实验课前准备的工作量，进而提高工作效率。三是有利于学生对所学知识进行比较、复习巩固所学的形态学知识，能够弥补传统教学中学生容易遗忘已学形态学知识的不足。四是可以根据教学需要、考核需要将同一种动物的不同器官、不同动物的同种器官做成组织芯片，便于教师讲解、分析授课重点，利于学生进行横向、纵向比较学习，进一步巩固教学效果。

组织芯片除了在科学研究以及临床诊断上应用较为广泛，在动物形态学课程教学、考核中也具有其特有的优势，对于教学质量、教学效果的提高也有其不可或缺的作用。当然，在制作组织芯片的过程中，我们也明白了其制作技术的复杂性：不但要考虑到所取样品与教学内容之间的相关性，而且还必须考虑到所取样品大小在脱水、透明等过程中的一致性，以确保组织芯片最终顺利制成。

总而言之，通过研究、探索、实践和比较，将组织芯片技术应用到我们动物形态学基础课程的教学与考核，有利于提高学生学习该课程的主观能动性，进而提高学习效果，提高教学质量。

[1]Kononen J,Bubendorf L,Kallioniemi A,et al.Tissue microarrays for high-throughput molecular profiling of tumor specimens[J].Nature Medicine,1998,4(7):844-847.

[2]孙璐瑛,巨宏亚,陈妮,等.组织芯片的简易制作方法[J].临床与实验病理学杂志,2013,29(6):688-689.

[3]刘秀峰,施瑞华,郜恒骏.组织芯片在肝胆胰肿瘤研究中的应用进展[J].胃肠病学,2005,10(s1):51-54.

[4]秦广琪,魏巧,顾燕子,等.一种简便易行的组织芯片制作技术[J].中国癌症杂志,2015,25(9):683-686.

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表1 组织芯片与普通切片在多种考核方式中的比较

[7]朱燕,刘宏斌,杨其昌,等.组织芯片检测Kif2a在乳腺中的表达与预后的相关性[J].南京医科大学学报:自然科学版, 2017,37(2):217-219.

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[10]曹璋,崔敏,张燕,等.组织芯片在形态学实验教学中的应用及体会[J].卫生职业教育,2016,34(14):67-68.

[11]张敏.组织芯片在病理学实验教学中的应用[J].山西医科大学学报:基础医学教育版,2010,12(A1):62-63.

The preparation of tissue microarray of three kinds of animal and its application on teaching

Xu Lihui Yuan Liting Wang Quanxi*
（College of Animal Science,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou 350002）

Tissue microarray has a wildly used in scientific research and clinical diagnosis.It is also applied in teaching area of medical morphology in recent years.But it isn't wildly applied in animal morphology.This study wanted to prepare the tissue microarray of three kinds of animal(chick,duck,pig)and applied it into the teaching of animal morphology,then we compared the effect of the two teaching.The results showed that the tissue microarray of three kinds of animal was successfully prepared.The tissue microarray of chick included 11 tissues.The tissue microarray of duck included 13 tissues.The tissue microarray of pig included 14 tissues.And the application of tissue microarray in teaching showed that the tissue microarray instead of tissue slice could save the time for students to replace slices and increase the teaching effects.

Animal Tissue microarray Animal morphology Teaching

A

1003-4331（2017）04-0016-04

福建农林大学本科教学改革项目（111415041、111416118）资助。

许丽惠（1987-），女，福建龙海人。硕士，助理实验师，从事基础兽医学的研究。E-mail:xulihui314@qq.com。

＊通信作者：王全溪，副教授，博士，硕士生导师。E-mail: wqx608@126.com。