姚嘉宜，黄 辰，宋土生

(西安交通大学医学院遗传与分子生物学系/环境与疾病相关教育部重点实验室，陕西西安 710061)

医学研究生遗传学实验改革实践

姚嘉宜，黄 辰，宋土生

(西安交通大学医学院遗传与分子生物学系/环境与疾病相关教育部重点实验室，陕西西安 710061)

遗传学实验是医学研究生专业教育的重要组成部分。本次实验改革方案是在原有遗传学实验的基础上，遵循基础性、实用性、前沿性、创新性的一套综合性实验内容，让研究生在学习新技术的过程中，培养系统性的科学思维方式。

遗传学;实验改革;研究生

遗传学是研究基因的结构、功能及其变异、传递和表达规律的学科，实验课的设计应在培养学生实践技能的同时，加强学生对遗传学理论的理解和掌握[1]。随着遗传学的迅速发展，特别是应用体细胞遗传学和分子遗传学方法所取得的巨大进展的现阶段，遗传因素和疾病之间的关系已为医疗工作者广泛认知。由于教学目标为研究生，更应该培养其科研思维和创新能力以及分析问题和解决问题的综合能力[2]。本次实验课的设计将培养学生综合分析的能力与经典遗传学实验和分子遗传学前沿实验相结合，同时有效整合实验教学体系，增强学生对知识掌握的系统性。在这种教学理念下，我们主要进行了以下几个方面的有益的改革与尝试。

1 研究生传统遗传学实验中存在的问题

医学遗传学实验是医学类专业的重要基础课之一，全国各医学院校均有开设。现有的医学遗传学实验主要包括两大内容:一是与遗传学有关的染色体操作技术实验，如染色体制备、核型分析、X小体检测等。二是与遗传病有关的实验，如皮纹分析、PTC尝味能力实验、系谱分析等[3]。传统医学遗传学实验课设计主要存在以下弊端:首先，由于课时的限制，实验项目之间联系不够紧密，实验内容多以验证性实验为主，实验之间没有必然的相关性。其次，基础性实验过多，而新技术实验偏少。遗传学发展到今天，除了经典的染色体制备、显带技术之外，分子遗传学内容如基因组与遗传标记、基因转座与异常重组、基因表达和调控、基因突变、基因工程等理论课的重点内容并未在以往的遗传实验课上得到表现。而研究生在科学研究中经常用到的分子遗传学理论相关的实验技术如DNA和RNA提取、酶切、连接、转化、PCR扩增与监测技术、遗传标记分析、基因突变检测等在原有的实验设计中也未有设置。综上所述，目前传统遗传学实验的重大缺陷即是其开展并不能和医学研究生课题相联系，无法为研究生未来课题立项做铺垫。

2 研究生遗传学实验教学改革思路

研究生教育的重要目标在于培养研究生独立思考进而进行科学研究的能力。科研能力是科学素质的核心，是运用学到的理论知识和科学方法去探索新知识、解决新问题过程中形成的能力，是研究生应具备的基本能力。遗传学实验是医学研究生专业教育的重要组成部分，在此过程中建立研究生独立科研和学习的能力是本次实验教学改革的重心。新的改革方案是在原有遗传学实验的基础上，遵循基础性、实用性、前沿性、创新性的一套综合性实验内容，让研究生在学习新技术的过程中，培养系统性的科学思维方式。

2.1 系统整合实验教学体系

综合性实验是理论与实践紧密联系的桥梁，可以引导和培养学生综合分析问题的能力以及开拓、创新意识，使学生的综合素质得到提高，帮助学生形成初步的科研能力。将遗传学实验教学内容进行系统化整合，使学生在学习中有系统地进行，并把所学知识进行有序地梳理，使实验教学能够自成体系，而不是一个个支离破碎的片段。根据实验教学大纲要求和我校遗传学科发展的特点，现将遗传学实验课程分为两个部分:第一部分为染色体制备及荧光原位杂交;第二部分为RFLP检测内皮一氧化氮合酶基因多态性。以RFLP检测内皮一氧化氮合酶基因多态性为例，实验分为组织DNA提取、聚合酶链式反应、限制性酶切分析和琼脂糖凝胶电泳，根据不同个体基因组的限制性内切酶酶切位点发生变化或者酶切位点之间发生了碱基的插入、缺失，导致酶切片断大小发生改变，综合运用微量全基因组DNA的提取，PCR扩增目的基因、PCRRFLP酶切和琼脂糖凝胶电泳技术，进行高血压内皮一氧化氮合酶基因多态性的检测。4个独立的实验体现一个完整的科研思路，各个实验相互关联，让学生通过实验可以形成一个综合的科学研究的概念，体现了根据实验需要进行设计到科学研究所必经的科研思路。

2.2 增强实验的新颖性和实用性

当前分子生物学的发展十分迅速，尤其是多种生物基因组计划的实施，利用分子手段对遗传基础以及遗传性状进行直接分析已经成为可能。鉴于此，国内外的遗传学教材中大量增加了分子遗传方面的理论知识，如基因的表达与调控、基因功能与基因组等，但是国内高校在分子遗传学实验教学部分的设置仍显单薄[4]。因此，为帮助学生对学科发展迅速的适应，吸收最新科研成果，提高学生在分子研究中的实验设计能力和动手能力，在经典遗传学的基础上非常有必要增加分子遗传学的相关实验。我们的思路是将学科发展的最新科研成果和前沿知识有机地整合于实验教学改革中，并将科研与教学相结合。以第一部分染色体制备及荧光原位杂交为例，将经典遗传学实验染色体制备和20世纪80年代发展的DNA荧光原位杂交技术相结合，将较为成熟稳定的方法编入实验讲义的同时，不断修改和完善，从而能够保证教学内容和技术手段始终处于学科前沿。染色体制备实验是遗传学经典实验之一，早期通过对染色体数目和结构的观察，让人们认识了Down综合征、Turner综合征和5p-综合征等染色体病的本质。而DNA测序和荧光原位杂交的发展使遗传学和遗传病学的研究从染色体水平深入到了基因水平。DNA荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization，FISH)技术是20世纪80年代初发展起来的一种重要的非放射性原位杂交技术。随着时代的发展，DNA FISH的应用从最初的单基因或核酸检测到现在的多色FISH多基因位点同时检测，从基因检测发展到基因组水平检测，是目前分子遗传学用于检测单拷贝mRNA、基因重排及精确的染色体作图的重要手段和途径。该技术不但可用于已知基因或序列的染色体定位，而且也可用于未克隆基因或遗传标记及染色体畸变的研究，在基因定性、定量、整合、表达等方面的研究中颇具优势。将该技术引入到研究生实验中，使学生了解到最新的学科进展，为未来的实验思路设计和课题应用奠定了基础。

2.3 增加实验的应用性

遗传学实验除了要加深学生对于遗传学理论的理解和掌握之外，能为其所用，对于学生在未来的科学研究起到推动作用是另一重要目的[5]。所以在研究立项的选题上，一方面注意与实验教学密切结合，与科研项目密切结合，促进科研与项目的结合，为开发新的实验教学内容做好充分的准备工作;另一方面，与实际应用密切结合，培养研究生良好的综合素质、提高科研能力。实验内容的设置上以广泛应用为主，突出重点为辅的方式，有针对性地选用与科研课题密切相关的试验，在完成规定教学内容的同时，结合医学研究生的专业特点和以后的科研需要，进行教学特殊内容的安排。我们这次设置的内容“RFLP检测内皮一氧化氮合酶基因多态性”这部分，和临床疾病高血压的发病密切相关。作为经典的基因突变引发高血压的模型，内皮一氧化氮合酶(NO3)是一种催化小分子信息化合物生成的酶，其基因上三个基因多态性位点与原发性高血压有密切的关系。通过 RFLP(restriction fragment length polymorphism，限制片断长度多态性)，可以检测到基因组中与致病相关的基因突变，可作为临床预期诊断的工具。在本次遗传学实验的设计中，实验的可应用型是考虑的重点，体现在综合运用通过全基因组DNA的提取，PCR-RELP的酶切，琼脂糖凝胶电泳技术，进行高血压内皮一氧化氮基因多态性的检测，让医学生了解该实验的设计原理以及操作方式，培养学生们在未来课题中的综合科研思维能力。同时在介绍相关PCR技术时，从其实验原理、实验目的、具体操作、结果分析及常见问题分析五个方面对其进行详细地介绍，由教员进行实验演示，并且强调问题出现时的分析方法和解决方式，使学员在掌握该技术的同时，对该技术有了详细的了解，并培养了研究生的科学思维能力。

随着遗传学的迅猛发展，遗传学的实验教学在学生学习中占有越来越为重要的位置。在以往的遗传学实验中，由于课时的限制以及遗传学课程的特点，往往有些实验课程在一次的实验课中见不到实验结果，这就要求我们在实验设计中系统地整合实验内容，各个实验之间彼此相关联，变学生被动的接受为主动的思考，加深对独立实验乃至实验整体思路的理解。同时在遗传学的实验教学中，尽可能考虑到医学研究生在未来临床课题设计中的实用性，将学科发展的最新科研成果和前沿知识有机地整合于实验教学改革中，以提高学生设计实验、分析问题以及解决问题的综合能力，为未来实际应用奠定基础。

[1]曹 宁，杨 葳，杨革非.高校遗传学实验教学的改进[J].科技信息，2009(16):421.

[2]伍国明.实验室体制创新与实验教学改革的探索[J].实验室研究与探索，2006，25(3):380-382.

[3]刘祖洞.遗传学(第二版)[M].北京:高等教育出版社，1990.

[4]周清元，何凤发，殷加明，等.遗传学实验教学体系的改进[J].西南农大学学报，2008，6(1):169-172.

[5]汪珍春，黄韶玲.遗传实验课最优化组合教学的设计与实施[J].遗传，1999，21(6):40-42.

G643.0

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1006-2769(2011)05-0945-02

2011-07-21

教育部研究生教育创新计划项目——西安交通大学医学研究生创新教育实验平台(项目批准号:C-0707)