细胞工程制药课程的教学实践大学论文

2021-06-15 论文

　　第1篇：生物细胞工程制药课程教学的实践建议

　　生物制药被公认为本世纪最有前途的产业之一，医药产业的技术基础也正面临从化学模式向生物化学模式的转折，产业发展对药学人才的素质和知识结构都提出了新的要求。近年来，不少药学院或综合性大学在生物技术和制药工程专业中都开设了细胞工程课程，培养具备生物学、药学基础理论的生物制药专门人才。由于细胞工程技术在1980年代后才开始进入发展高峰期，在国内外都是一个新兴的发展方向，面向农学、生物技术和医学方向的细胞工程研究都各具特色，其课程教学方面也多处于摸索、改进和逐渐完善的阶段。目前，国外高校基本不开设笼统的细胞工程学（CellEngneeig课程，而国内药学院生物制药方向大多有细胞工程课程，该课程尚未有一个教学建设模式。在药学院中该课程基本采用面向生命科学或医学的教材，存在不少问题。笔者有选择地分析了国外生物制药方向本课程的教学内容和建设情况，根据国内现阶段生物制药人才的实际需求，结合本课程的内在特点，对生物制药方向细胞工程课程教学实践和建设提出建议，为细胞工程课程建设的教学改革提供参考。

　　一、国内外课程设置和教学现状

　　细胞工程是一门现代生命科学理论和工程技术相结合的综合性学科，它既是现代生物技术的重要组成部分，也是现代生物学研究的重要技术工具，在

　　生命科学、农学及医药相关学科中都占据重要地位。美国德克萨斯大学奥斯汀分校药学院开设的细胞工程课程，着重介绍细胞培养、分化，生物材料的特性和组织再生细胞工程，完全偏向医学细胞工程。英国诺丁汉大学（NottMianUniveisiy开设了“干细胞技术，，(StanCellTechnology)课程，主要介绍胚胎干细胞和成体干细胞的培养和应用，而相关内容常为国内“细胞工程”课程中动物细胞与组织培养章节中的一个部分。意大利热那亚大学（UnivesidegliSUdidiGenova)药学院开设了“细胞培养”选修课，主要介绍药物筛选模型中的动物肿瘤细胞培养方法。新加坡国立大学药学院开设的“生物技术制药”(Phamacemjca1Botechnoogy课程主要介绍基因和蛋白药物生物技术，牵涉到细胞工程课程内容的主要有生产单克隆抗体的细胞融合技术。国外高校药学院很少单独设立“细胞工程”课程，相关课程往往偏向“医学细胞工程，，内容比较狭窄，为国内“细胞工程”课程的某些章节部分。

　　我国细胞工程课程主要设置在综合性大学、理工类大学的生物学院、医药学院以及药科类大学、中医药类高校的生物技术和制药工程专业中。如吉林大学药学院生物制药方向、苏州大学药学院生物制药方向、桂林医学院生物技术专业、浙江中医药大学制药工程专业、浙江工业大学药学院生物制药方向

　　等开设了“细胞工程”课程，华东理工大学和中山大学制药工程方向开设了“细胞培养工程”的硕士课程。教材大都选择李志勇（2003)编写的《细胞工程》、罗立新等（2003)编着的《细胞工程》、朱至清（2003)编着的《植物细胞工程》、徐永华(2003)编着的《动物细胞工程》。现有的教材大多覆盖面广，既包含面向农业育种的植物组织培养、原生质体培养和染色体工程，又有面向生物学和医学的胚胎工程、试管动物、转基因动物等内容。目前尚无针对药学专业的“细胞工程制药”教材，在药学院生物制药方向开设“细胞工程”课程，首先面临着教材的选择和授课内容的取舍问题。

　　其次，细胞工程是一门交叉学科，涵盖了细胞生物学、微生物学、基因工程、发酵工程等多方面的知识，生物反应器方面的教学还要应用到许多工科的理论与技术。这对于以药学知识为主体的药学院本科生而言，很多知识领域是还未涉及的。现有教材中的很多概念是建立在己有的学科知识基础上，在实际的授课过程中，教师不得不先讲解先前的知识点，占用很多的时间。现有细胞工程的教材与细胞生物学等基础学科相比，各章节之间少有逻辑性关系，应用技术细节较多，课堂讲解印象浅，学生不易记牢。另一方面，该课程内容涵盖范围广，应用热点变化较快。随着研究和市场需求、政策导向等变化，必须及时补充相关内容，如近年内发展迅速的动物细胞规模化培养、干细胞研究等。

　　二、国内生物制药业发展对细胞工程知识的要求

　　我国生物制药研制开发起步较晚，但发展速度很快，目前正处于投入期向増长期发展的过渡阶段。经过近二十年的发展，我国有约三百家生物制药企业，以基因工程药物为核心的生物制药业已初具规模。而基因工程药物在研究生产过程中很多是通过细胞工程来实现的，利用细胞工程生产的药品主要包括疫苗、基因工程药物、基因治疗药物、抗体药物以及动物疫苗等生物制品。随着生物技术的发展，利用细胞工程表达、分泌生产的生物制品越来越多，如基因工程乙肝疫苗很多是以CK细胞作为载体生产。淋巴细胞杂交瘤工作在国内己普遍开展，并培育了许多具有很高实用价值的杂交瘤细胞株系，它们能分泌产生在诊断和治疗病症方面发挥重要作用的单克隆抗体。这些生产应用领域就要求相关的毕业生具有动物细胞培养、融合和生物反应器方面的`基本知识和技术。干细胞是目前细胞工程研究最活跃的领域，随着基础研究、应用研究的进一步深化，这项技术将会在相当大程度上引发医药学领域的重大变革，已成为21世纪生命科学领域的一个热点。美国政府己批准投入巨资，给予支持人体胚胎干细胞的研究，并在短短的几年中，美国成立了几十家以干细胞研究应用为主的生物工程公司，并己上市。日本在2000年度启动的“千年世纪工程”中把干细胞工程作为四大重点之一，并投入大量资金，鼓励有关科学家进行研究。我国也十分重视并大力支持有关研究院所与学校积极开展这项研究工作，成立专门研究干细胞基地，己在北京、上海等地成立干细胞研究中心。“骨髓原始间充质干细胞”已正式获得国家食品药品监督管理局临床批件进入临床试验，成为我国第一个进入临床试验阶段研究的干细胞治疗药物，坐落在天津的细胞产品国家工程研究中心己经启动一期设计总容量为20万份的间充质干细胞（灭3〇库，开始接受Msqt存，并建立间充质干细胞〔MP级生产车间，年产1万份MSC为临床提供合格的Msq共体。我国干细胞产业的发展要求相关的毕业生具有干细胞培养与诱导分化等基本知识和技术。

　　植物细胞工程是在细胞水平上生产植物产品及天然药物的技术运用细胞工程技术培养生产有价值的新型药物和解决原料来源问题得到医药界广泛关注和认可，药用植物细胞工程技术产业化是当前的热点问题。该技术尤其适于资源短缺、采集困难、种植要求高和临床价值大的名贵药用植物的研究与开发，它将成为解决我国濒危和珍稀中药资源保护的重要有效手段之一，也是实现中药现代化，开创低成本、高产出、无污染的工业化生产中药资源的重要途径。将基因工程技术和细胞工程相结合，应用现代生物技术大规模工业化生产中草药的有效活性成分，发展具有中国特色的生物技术医药工业，也是我国“十一五”期间现代生物制药发展的重点领域18|。这一潜在发展领域要求相关的毕业生具有植物组织、细胞培养和生物反应器方面的基本知识和技术。

　　三、细胞工程课程教学实践建议

　　1.精选教材，优化教学内容

　　在教材方面，近年来虽己有多本“细胞工程”教材问世，但多数不是覆盖面广，就是偏向某些专业方向如植物细胞工程或医学细胞工程。目前尚无针对药学专业的细胞工程制药教材，在药学院开设细胞工程课程，面临着教材的选择和如何突出“制药”的重点。

　　这就要求任课教师及时根据国内外细胞工程产业对相关知识、人才的需求，在现有的教材中进行必要的増减，増加和“制药”相关的细胞工程知识，减少一些农学或医学细胞工程知识点如“胚胎工程”或“细胞重组”，帮助学生面向社会需求，做好知识储备。建议把授课内容重点放在动植物细胞培养方面，关注国内外细胞工程研究前沿动态，使学生了解学科发展前沿。

　　2.更新教学手段，应用启发式教学方法

　　细胞工程属于应用学科，是一门技术性很强的课程，大部分内容是对技术的描述和方法的介绍。传统教学往往采用教师讲，学生听；教师写，学生抄

　　的方式，学生容易产生疲惫感和厌学情绪，学习效果不好。启发式教学则注重充分激发学生学习的内在动机，调动学生学习的主动性、积极性，教师由单纯的知识传输者转变为学习的引导者，引导学生自己去发现知识，发展理解力。多媒体技术正逐渐成为启发式教学的重要手段，对一些实验条件要求比较高的项目如细胞融合、干细胞培养等，应用多媒体技术辅助，可以直观地了解这些实验的全过程，提高学生的感官认识和加深学生对理论知识的理解。另一方面，在每一章节后列出相关研究的最新综述性文献，鼓励学生课余时间阅读，増强对所学知识的认识和兴趣。

　　3.増强实践环节，与生产、科研单位结合

　　细胞工程是一门实践性很强的学科，实验教学是细胞工程教学的重要组成部分。实验教学对提高学生的综合素质，培养学生理论联系实际、创新精神

　　和实践能力有着理论教学不可替代的作用。在传统的细胞工程实验教学中，学生只是完成实验的部分步骤，例如在培养基配制与灭菌实验中，通常情况是实验员提前准备好各种母液，然后让学生按照教师提供的配方进行培养基的配制，这种重结果轻过程做法，往往使学生没有很好地掌握实验的基本过程，不利于学生实验能力的培养。让学生全程参与实验的全部过程，这才有利于他们掌握实验的基本方法。实验教学中要増加研究性实验，如肿瘤细胞的原代培养、继代培养和抗肿瘤药物筛选实验的结合，通过设计性综合实验不仅培养学生的动手能力，而且还提高学生文献阅读、路线设计和数据归纳、总结等动脑能力。另外，还可组织学生到一些生产科研单位实习、见习，使得学生对细胞工程技术在生产实践中的应用有实际的体验和了解。

　　生物技术的引入，将彻底改变传统新药开发的模式，并赋予基因技术巨大的商业价值。细胞工程知识将进一步深化生物制药的产业结构，引发单克隆抗体、基因疫苗、干细胞治疗药物等新兴产业。生物制药专业细胞工程课程的开设，关系到专业人才知识结构和未来产业的发展方向。目前在生物制药专业细胞工程课程建设上，各相关学校目前仍处于逐渐完善的初步阶段。建议结合细胞工程制药业的发展和用人单位的需求，同时参考国外院校同类专业的课程设置，合理优化课程内容，进一步突出学科的“制药”特色，提高生物制药专业学生的培养质量。

　　第2篇：细胞工程制药课程教学内容的规范

　　细胞工程制药是利用动、植物细胞培养生产药物的技术。细胞工程制药课程是一些院校本科生物工程专业一门专业必修课，涉及生物学、药学、生物技术、化学和工程学等学科基本原理的综合性应用。这门课程旨在着重培养学生具备从事动植物细胞培养技术及运用该技术研究、生产与开发药物的基本理论和基本技能。在社会对掌握细胞培养生产药物技术人员需求的日益增加，而细胞工程课程内容过宽，缺乏针对性的情况下，自2006年我院就为本科生物工程专业开设了细胞工程制药课程，尽管目前还不十分成熟，但鉴于关于细胞工程制药课程建设情况的报道较少，我们将自己的一些做法讲出来以抛砖引玉。

　　一、教学队伍的合理组建

　　合理的教师队伍是建设好一门新课程的关键。教师来源多样化有利于细胞工程制药这门综合性课程的教学，我们课程组是由来自理科院校、工科院校和医科院校的教师组成。这样的教学队伍有利于知识的互补和专业的深入。在经常交流教学经验和心得、总结和研讨教改方法之后，能促进任课教师教学质量的不断提高。人员结构也很重要，目前我们课程组有1名教授，3名副教授，2名讲师，其中有3人拥有博士学位，其它教师也都具有硕士学位，年龄在48-30岁之间，基本形成了1支结构合理、骨干稳定、教学效果好的教学队伍。这样的教学队伍为进一步建设好细胞工程制药这门新课程奠定了基础。

　　二、课程教学内容的规范

　　根据细胞工程制药这一新课程的特点，我们编写了较为详尽的教学大纲，组织课程组教师收集国内外相关资料，编撰课程讲义和实验指导。教学内容是课程建设的核心。只有合适的教学内容才能反映出课程特色。细胞工程制药与细胞工程课程有着千丝万缕的联系，同时它又有着培养细胞生产药物技术的侧重点，所以在细胞工程制药课程内容设置上既不能排除细胞工程内容，更不能完全照搬细胞工程课程内容。细胞工程制药是利用动植物细胞培养生产人类生理活性因子、单克隆抗体、动物疫苗和植物药物等产品。因此，在课程内容设置上我们舍弃了细胞工程中的其它与药物生产关系不是十分密切的内容，比如人工种子、种质保藏、体外受精、染色体工程等内容；但保留了细胞工程的核心技术一细胞(离体)培养，也保留了进行细胞体外培养所需的基本理论知识和基本实验技术要求的教学内容，同时强化了大规模细胞培养技术、提高细胞培养物中药物成分含量的理论和方法的教学内容，并且增加了细胞培养物中几种常见药物成分的提取分离、纯化以及分析的教学内容。部分教学内容与我们进行的科研课题直接相关，同时我们也积极收集相关领域的最新进展作为教学内容的补充。规范后的教学内容，使学生在学习完该课程后能够对离体培养细胞的获得（比如愈伤组织的诱导、筛选、诱变、小规模培养、大规模培养生产药物和细胞培养物中药物提取分析等相关知识和技术有一个比较系统的理解和认识，使学生基本具备进行细胞培养生产药物的比较全面的技能。为增强学生动手能力，我们强调实验课程内容的实用性和综合性，实验设计以综合性大实验为主，重点突出了细胞培养及培养物中药物有效成分提取分离、纯化以及分析。实验完成后，要求学生以小型研究论文形式提交每个综合性大实验的报告。经过实验课的学习与实践，学生能够体验到细胞工程制药的各环节的基本过程以及掌握这种实验工作的总结报告的基本写法，这可以更有效地培养学生的实践应用能力。

　　三、教学方式的灵活使用

　　课堂教学。我们选择了启发式、讨论式和多媒体演示式三种教学方法，努力以多媒体动画演示为辅助、以问题来启发学生、以讨论来解决问题获得知识和技术的课堂教学方法。在课堂教学过程中启发式、讨论式方法贯穿了整个课程。我们将一个大一点的问题分解成多个小的、简单的、相关的、学生利用已学过的知识直接或稍加分析后就可能回答的问题，通过逐步回答这些小问题来认识原本大的新的问题，进而掌握所学习的内容。

　　多媒体演示式教学在许多教学内容上发挥了它的形象化作用。我们尽可能收集使用较好的Flash动画，并将原有动画编辑改造成含有问题的动画。在介绍有Flash动画的教学内容前，总是先将动画展示给学生，然后就Flash动画提出问题，进行分析讨论，以加深对Flash动画所表达的内容的理解和认识。

　　四、考核方式的丰富

　　将期末笔试成绩、平时讨论成绩和实验成绩相结合来综合评价每一位学生。期末试卷成绩占总成绩的60%，试卷内容力求覆盖课程的所有知识点，保证命题的客观性和科学性；平时成绩占20%，为配合课堂教学方法的进行，我们采取平时加分的鼓励措施，即如果学生主动参与课堂回答问题、讨论就予以加分；实验成绩占20%，成绩评定包括实验报告的质量、动手能力、认真程度。

　　五、讲义的编写

　　文献检索后发现，目前我国还未见一本专门针对细胞工程制药课程的教材。现有与细胞工程制药有关的教材要么是细胞工程，要么是生物技术制药，要么是制药工艺学等。我们尽可能从“十一五规划教材”“21世纪教材”中选择一些这些方面的教材作为参考资料，同时收集最新发表的相关研究内容并结合自己的科研实验工作编写了细胞工程制药课程讲义以供本课程教学使用。建设好一门课程仅有讲义是不够的，期待一本优秀的细胞工程制药本科教材早曰问世。

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