普通中医药院校开展《分子生药学》课程的探索论文_樊兰兰,田慧,杜沛霖,黎理,蔡毅

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广西中医药大学药学院

分子生药学是以生药的遗传物质DNA为研究的核心,通过现代分子生物学技术对生药进行鉴定和利用的学科。分子生药学的概念最初可以追朔到1995年,是由黄璐琦率先提出。得益于分子生物学技术日新月异的发展,生药分子鉴定也成为了生药鉴定的重要方法。目前《中国药典》(2015版)收载了金钱白花蛇、蕲蛇、川贝母等植物和动物药的分子鉴定项。目前在全国有多所医药学院已经开设了《分子生药学》课程,同时也有不少中医药学院校也开设了分子生药学课程。分子生药学课程的主要任务为:从分子水平对生药进行鉴别;揭示次生代谢产物与基因的内在联系;生药的系统进化及资源评价及保存和保护;生药道地性的分子机制等,为生药的质量、生产和保护提供依据[1-2]。

本文就该课程在普通中医药院校本科药学和中药学专业的教学需求,对课程的理论和实验教学进行探讨,以期促进课程的开展和教学的有效进行。

1 尊重学生的学习规律

分子生药学是一门交叉学科,在课程讲授之前要求学生必须有分子生物学、生物化学、生药学、植物学等相关专业的学习背景。同时该课程应用性较强,要求学生有一定的动手能力。所以在开设课程之前,学生必须学习过相关的课程,尤其是具有扎实的分子生物学功底。而普通中医药院校的药学和中药学专业大多未将《分子生物学》课程纳入必修课的范围,故建议将《分子生药学》作为选修课到大三或大四再开设,并要求学生学习或者选修过相关的课程。

2 查阅最新研究进展,做好课前准备

由于课程应用性比较强,并且技术更新较快,所以要求授课教师本身必须非常熟悉本研究领域最新的研究动态,最好是从事过分子生药学的科学研究。在备课时不仅要检索国内的研究进展,而且也要检索外文的文献。

3 教学方法

3. 1 注重基础,纵横比较

学习时要注重基础,又要学会"灵活应用"。分子生药学在解决生药鉴定的问题时,需要横向联系传统四大鉴定,包括来源鉴定(核对文献或者标本),性状鉴定(通过感官的手段对外观进行鉴定)、显微鉴定(利用显微镜观察组织构造特征、分子H尽快解决开满了荷花,和细胞内含物的特征),以及理化鉴别特征(从物理、化学性质进行比较),从传统的方法过度到现代的方法,让学生再次回顾生药鉴定发展的历程,以及各种鉴别方法的优缺点,这样学生才能深刻理解分子生药学发展的科学性、合理性,牢记和把握生药鉴定的方法据。例如蕲蛇的来源为爬行纲蝰科动物五步蛇Agkistrodon acutus(Güenther)的干燥体。传统的性状鉴别方法是"龙头虎口,翘鼻头,方胜纹,连珠斑和佛指甲"。显微鉴别方法主要是观察背部鳞片表面的乳头状突起。理化鉴别则采用醇溶性浸出物测定法。显然如果做成饮片或者将药材打成粉末以上方法则不太适用,而采用DNA条形码技术扩增样品的16S rRNA序列则可以有效鉴别[3]。

3.2 善于利用网络和多媒体资源

善于利用网络强大的资源,以及多媒体资源,包括图片、影视、动画和音乐等以增强课堂教学的趣味性。目前的本科生大多为千禧后,从小就接触大量的网络资源,普通的文案教学或者大量的文字较难吸引学生的注意力,而容易被图片、影视和动画等视觉和听觉信息吸引,故应多增加相关的课件信息,利于提高学生的学习效果。

另外,给学生推荐一些专业网站,例如美国国立生物技术信息中心(National Centre For Biotechnology Information,NCBI,http://www.ncbi.nlm.nih.gov)、欧洲生物信息研究所(The European Molecular Biology Laboratory database,EMBL,www.ebi.ac.uk)、日本国立遗传学研究所(DNA database of Japan,DDBJ,www.ddbj.nig.ac.jp)等网站,可以使学生接触到本专业最前沿的研究和技术,开阔学生的视野。

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3.3 在分子生药学教学中结合新手段、新技术

分子生药学是具有前瞻性的新兴交叉学科,与多学科都有交集,在解决中药关键性问题时不能太过拘谨,而应勤于思考,在教学中结合新手段、新技术等在贵重生药中的应用,突出该学科的优越性,激发学生强烈的求知欲,以获得更好的效果。例如西洋参与人参的鉴别:在园参与西洋参之间巨大的价格差异的商业利益驱使下,人为利用园参冒充西洋参的现状比较严峻。传统的性状鉴别方法有时较难对二者进行区分,二者的分子鉴定方法较多,可以利用基于ITS2、trnL-trnF条形码的聚合酶链式反应-单链构象多态性(PCR-SSCP)、利用PCR扩增ITS序列后进行酶切的聚合酶链式反应-限制性内切酶酶切图谱多态性(PCR-RFLP)、位点特异性PCR、多重PCR以及序列测定技术等[4-8]。利用达玛烷型人参皂苷的关键前体达玛烯二醇II合成途径的模块化及组合优化、基因元件筛选、密码子优化、反义RNA技术、发酵工艺等技术策略综合应用,构建产量达到15 g·L?1的高效酵母细胞工厂,极大助力达玛烷型三萜皂苷的产业化合成[9]。

3.4 布置作业,让学生通过查阅文献找到答案

根据教学的重点布置思考题,让学生通过查阅本学科的最新研究进展以增强学生的自主学习能力,同时也扩大学生的视野。检查作业的方式可以是提交纸质或者电子作业,也可以通过分组的方法进行小组内探讨或者组间讨论,或者定期进行PPT汇报。通过布置作业的方式提高学生的重视程度,也提高了学生的文献查阅能力、培养学生的科研思维、写作能力和总结汇报的能力。

4 对教学中存在的问题与不足之处地探讨

目前分子生药学课程的开设和教学种也存在一定的困难:主要因素是实验教学条件限制,教学投入不足。分子生药学的实践教学对设备要求较高,需要使用移液器、细胞破碎仪、PCR仪、电泳仪、成像系统等一系列的相关设备,并且对耗材、实验环境也有一定的要求,所以一次性投入成本相对较高,也未引起教学管理部门的足够重视。为了适应时代发展的需求,适应社会对高层次药学和中药学专业人才的更高要求,促进分子生药学教育的发展,应该积极从各种渠道争取分子生药学专业的建设教学投入,包括各种资金投入例如仪器设备的采购,理论课程与实验课程的合理安排等,以期更好发挥为人类健康服务的最终目的。

参考文献

[1] 王利丽, 代丽萍, 陈随清. 分子生药学教学方法探讨[J]. 中国医药导报, 2012, 9 (5): 137-138.

[2] 李骁, 高优恒. 《分子生药学》课程的教学设计[J]. 内蒙古师范大学学报(教育科学版).2016, 29 (1): 147-149.

[3] 陈康, 蒋超, 袁媛, 等. 快速PCR方法在蛇类药材真伪鉴别中的应用[J]. 中国中药杂志. 2014, 39 (19): 3673-3677.

[4] 詹鑫婕, 田程, 张媛, 等. 基于ITS2条形码SNPs的人参和西洋参PCR-SSCP分子鉴别研究[J]. 中国中药杂志, 2012, 37 (24) : 3748-3751.

[5] Diao Y, Lin X, Liao C, et al. Authentication of Panax ginseng from its adulterants by PCR-RFLP and ARMS[J]. Planta Med, 2009, 75 (5): 557-560.

[6] 刘丽, 肖炳燚, 罗晖明, 等. 多重PCR方法同时鉴别人参、西洋参、三七[J]. 药物分析杂志, 2016, 36 (4) : 668-677.

[7] 崔光红, 唐晓晶, 黄璐琦. 利用多重等位基因特异PCR鉴别人参、西洋参[J]. 中国中药杂志, 2006, 31 (23) : 1940-1943.

[8] 宋晓娜, 顾选, 刘春生, 等. 基于trnL-trnF序列的人参和西洋参DNA条形码鉴定研究[J]. 中国中药杂志. 2015, 40 (10): 1914-1918.

[9] 王冬, 刘怡, 许骄阳, 等. 创建酿酒酵母细胞工厂高效生产人参皂苷前体达玛烯二醇Ⅱ [J]. 2018, 53 (8): 1233-1241.

论文作者:樊兰兰,田慧,杜沛霖,黎理,蔡毅

论文发表刊物:《中国教工》2019年第5期

论文发表时间:2019/6/28

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