淺析研究生藥物相互作用分析課程的實(shí)踐

1、淺析研究生藥物相互作用分析課程的實(shí)踐摘要當(dāng)前藥學(xué)研究生教育中存在過(guò)于注重精細(xì)化的實(shí)驗(yàn)方向問(wèn)題，導(dǎo)致藥學(xué)專(zhuān)業(yè)研究生對(duì)藥物發(fā)現(xiàn)的起點(diǎn)-藥物靶點(diǎn)作用理論認(rèn)識(shí)不足。針對(duì)這一現(xiàn)狀，我們?cè)谘芯可虚_(kāi)設(shè)了藥物靶點(diǎn)相互作用分析課程，探索通過(guò)一系列教學(xué)方法、教學(xué)設(shè)計(jì)等加強(qiáng)學(xué)生對(duì)藥物靶點(diǎn)知識(shí)體系的認(rèn)識(shí)和理解，幫助學(xué)生更加深刻地理解即將從事的藥物研究工作，培養(yǎng)真正能將實(shí)驗(yàn)成果轉(zhuǎn)化為有益于人民健康的藥學(xué)人才。關(guān)鍵詞藥學(xué)；研究生教育；藥物靶點(diǎn)藥學(xué)是一門(mén)以藥物研發(fā)和指導(dǎo)臨床用藥需求為導(dǎo)向、多學(xué)科融合的交叉性學(xué)科1。近年來(lái)，我國(guó)藥學(xué)專(zhuān)業(yè)研究生人數(shù)不斷增長(zhǎng)，藥學(xué)專(zhuān)業(yè)培養(yǎng)體系逐步合理，藥學(xué)教育質(zhì)量穩(wěn)步提高，為我國(guó)藥學(xué)學(xué)科發(fā)展和

2、新藥研發(fā)事業(yè)輸送了大批合格的教學(xué)和科研人才。藥學(xué)專(zhuān)業(yè)自身的特殊性和復(fù)雜性，決定了對(duì)藥學(xué)研究生培養(yǎng)具有更高的要求。現(xiàn)有的研究生教學(xué)不能完全適應(yīng)學(xué)科快速發(fā)展和新藥研發(fā)的重要需求，其中，較為突出的問(wèn)題就是大多數(shù)藥學(xué)研究生在3年的培養(yǎng)期間只能專(zhuān)注做某一個(gè)方向的單一對(duì)象或單一方法研究開(kāi)發(fā)，缺乏對(duì)商品市場(chǎng)上藥物、作用機(jī)制和在研狀況的深入認(rèn)識(shí)和正確理解，對(duì)所從事的藥學(xué)科研工作片面地理解為科研論文的發(fā)表。我們通過(guò)在軍醫(yī)大學(xué)開(kāi)設(shè)面向各個(gè)學(xué)科的研究生一年級(jí)的藥物靶點(diǎn)相互作用分析課程，試圖探索解決以上所述問(wèn)題的方法，整個(gè)探索過(guò)程，我們分為課前準(zhǔn)備(前)、教學(xué)實(shí)施(中)、教學(xué)反思(后)三個(gè)階段展開(kāi)。1課程開(kāi)始前的準(zhǔn)備

3、1.1明確教學(xué)對(duì)象依托于我中心大型儀器共享平臺(tái)及多年的藥物分析實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，2021年我中心新開(kāi)設(shè)了研究生前沿課程-藥物靶點(diǎn)相互作用分析課程。該課程面向的是藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、麻醉、生物學(xué)等專(zhuān)業(yè)的一年級(jí)研究生，設(shè)置為不超過(guò)50人的小班課。在課程開(kāi)始之前，為方便課堂文獻(xiàn)研讀和匯報(bào)考查，需將學(xué)生分成10組，并收集他們具體所屬學(xué)科、專(zhuān)業(yè)、導(dǎo)師等信息，方便進(jìn)行課程的實(shí)時(shí)反饋和后期優(yōu)化。1.2學(xué)情分析初步的信息統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，選擇這門(mén)課的學(xué)生大多是醫(yī)藥、生命科學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)的研究生。在此之前，他們已經(jīng)完成了本科階段全面系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)體系的學(xué)習(xí)，對(duì)很多基礎(chǔ)課程，比如有機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、生理學(xué)、病理學(xué)、分子生物學(xué)等均具

4、有扎實(shí)的基礎(chǔ)。我們開(kāi)設(shè)藥物靶點(diǎn)相互作用分析課程，試圖嘗試從藥物靶點(diǎn)的角度綜合各個(gè)學(xué)科知識(shí)，理清其中的邏輯框架，便于研究生了解藥物作用的途徑和發(fā)揮療效的機(jī)制。1.3教學(xué)設(shè)計(jì)安排我們通過(guò)集體備課的方式，確定課程設(shè)置為10次課，每次4個(gè)學(xué)時(shí)且均為理論課。在綜合考量了本中心儀器平臺(tái)的條件下，將課程主題分別設(shè)計(jì)為：(1)基于生物色譜的藥物-靶點(diǎn)相互作用分析，其重難點(diǎn)在于生物色譜的特點(diǎn)及相關(guān)分析技術(shù)的應(yīng)用；(2)基于系統(tǒng)生物學(xué)的藥物靶標(biāo)篩選分析，其重難點(diǎn)在于代謝組學(xué)的研究方法、模式識(shí)別方式；(3)基于表面等離子共振的藥物-靶點(diǎn)相互作用研究，其重難點(diǎn)在于表面等離子共振的親和力分析；(4)天然活性產(chǎn)物靶標(biāo)蛋白

5、的鑒定，其重難點(diǎn)在于逆向策略和正向策略的研究路線和靶點(diǎn)鑒定輔助技術(shù)；(5)基于生物質(zhì)譜的非標(biāo)記藥物靶標(biāo)鑒定分析，其重難點(diǎn)在于生物質(zhì)譜特點(diǎn)、一般結(jié)構(gòu)以及非標(biāo)記藥物靶標(biāo)鑒定方法；(6)基于核磁共振的藥物靶標(biāo)相互作用分析，其重難點(diǎn)在于蛋白質(zhì)-配體相互作用強(qiáng)度及涉及的化學(xué)交換反應(yīng)類(lèi)型、用NMR譜型識(shí)別化學(xué)交換反應(yīng)類(lèi)型并評(píng)估相互作用強(qiáng)弱的方法、用于研究蛋白質(zhì)-配體相互作用的生物NNR技術(shù)及其實(shí)例；(7)基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)的復(fù)雜體系藥物靶標(biāo)相互作用分析，其重難點(diǎn)在于分子對(duì)接方法、化學(xué)相似性方法以及數(shù)據(jù)庫(kù)查詢方法獲取中藥有效成分的靶點(diǎn)；(8)基于標(biāo)記探針的藥物靶標(biāo)鑒定分析，其重難點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和優(yōu)化；(9)藥物

6、靶點(diǎn)的生物學(xué)驗(yàn)證，重難點(diǎn)在于藥物靶點(diǎn)驗(yàn)證的原理及適用范圍以及激光共聚焦和免疫沉淀技術(shù)在藥物靶點(diǎn)驗(yàn)證中的應(yīng)用；(10)文獻(xiàn)匯報(bào)。這9個(gè)主題分別由不同的具有相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的老師主講，讓學(xué)生從多維度、多方法深刻理解藥物作用的機(jī)制以及與靶點(diǎn)相互作用的模式?；谝陨险n程主題，在開(kāi)課之前我們確定了教學(xué)標(biāo)準(zhǔn)及教學(xué)計(jì)劃，將教學(xué)要素有序地進(jìn)行安排布置、優(yōu)化。老師們分別基于自己的主題，撰寫(xiě)各自的教案，并互相取長(zhǎng)補(bǔ)短、精益求精，以求達(dá)到最好的教學(xué)效果。1.4教學(xué)目標(biāo)通過(guò)該課程的學(xué)習(xí)，我們希望學(xué)生了解藥物研發(fā)的完整過(guò)程以及目前熱門(mén)靶點(diǎn)和在研藥物的情況，掌握藥物-靶點(diǎn)相互作用鑒定的傳統(tǒng)和前沿方法，并創(chuàng)新性的運(yùn)用這些方法引入到

7、自己的課題研究中，從而在未來(lái)的藥物研發(fā)相關(guān)工作中培養(yǎng)自己科學(xué)的藥物發(fā)現(xiàn)思維。2教學(xué)過(guò)程中的策略2.1以經(jīng)典藥物的發(fā)現(xiàn)做課程導(dǎo)入，吸引學(xué)生興趣2藥物和靶點(diǎn)的概念以及相互作用理論本身比較簡(jiǎn)單枯燥，在實(shí)際課堂教學(xué)中，我們通過(guò)以大家耳熟能詳?shù)慕?jīng)典藥物導(dǎo)入，來(lái)激發(fā)學(xué)生的興趣，提高他們的課堂參與度。比如我們通過(guò)經(jīng)典解熱鎮(zhèn)痛抗炎藥阿司匹林為例，它的發(fā)現(xiàn)和研究歷程讓學(xué)生認(rèn)識(shí)藥物作用的機(jī)制和靶點(diǎn)的概念。阿司匹林的發(fā)現(xiàn)最早可追溯到19世紀(jì)49年代，最初，作為消毒防腐劑使用的苯酚，它的作用用途相當(dāng)于我們現(xiàn)在使用的福爾馬林。隨著化學(xué)工業(yè)的發(fā)展，1860年，經(jīng)柯?tīng)柌?施密特(Kolb-Schmitt)反應(yīng)，對(duì)苯酚進(jìn)行結(jié)

8、構(gòu)改造，獲得了鄰羥基苯甲酸。由于從柳樹(shù)樹(shù)皮中分離的水楊苷的苷元在體內(nèi)經(jīng)過(guò)水解及氧化代謝后可轉(zhuǎn)化為鄰羥基苯甲酸，因此，鄰羥基苯甲酸也叫水楊酸。水楊酸具有抗炎殺菌的效果，但局部刺激性比較大，一般外用居多。為改善水楊酸胃腸耐受性差的問(wèn)題，德國(guó)拜爾公司于1896年通過(guò)醋酐乙?；姆椒?，屏蔽了其化學(xué)結(jié)構(gòu)中的酚羥基，以減少刺激性，獲得了乙酰水楊酸，在研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，乙酰水楊酸對(duì)于牙痛患者具有意外的止痛效果，為此，拜爾以阿司匹林作為乙酰水楊酸的商品名稱上市銷(xiāo)售。雖然阿司匹林的解熱陣痛抗炎作用很早就為人所熟知，但是其發(fā)揮作用的藥理作用的本質(zhì)直到1971年才被解開(kāi)。乙酰水楊酸阻斷的是前列腺素合成通路中的環(huán)氧合酶

9、，又稱為COX。我們從前列腺素合成通路中可以知道，細(xì)胞損傷后釋放的磷脂酶A2，轉(zhuǎn)化為花生四烯酸，花生四烯酸在COX的作用下生成PGH2，這是一種前列腺素。之后，在各種前列腺素合成酶的作用下，產(chǎn)生具有致炎、致疼痛、以及產(chǎn)生體溫升高的各種類(lèi)型的前列腺素。從信號(hào)通路上可以看到，如果能夠阻斷COX的活性，就能夠阻斷花生四烯酸到PGH2的過(guò)程，而下游各種產(chǎn)生炎癥、疼痛及發(fā)燒的前列腺素的合成都會(huì)收到影響。在阿司匹林發(fā)揮解熱鎮(zhèn)痛以及抗炎作用的原因所在，當(dāng)然，這也是目前市場(chǎng)上非甾體類(lèi)抗炎藥所共同具有的作用機(jī)制。而被阿司匹林所抑制的環(huán)氧合酶就是我們今天所謂的阿司匹林的藥物靶點(diǎn)。由此，過(guò)渡到靶點(diǎn)的概念，通過(guò)設(shè)問(wèn)-

10、目前家里老人常用的“三高”藥物對(duì)應(yīng)的靶點(diǎn)類(lèi)型？引申到目前市場(chǎng)上在售藥物的靶點(diǎn)類(lèi)型和研究現(xiàn)狀，進(jìn)而激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的興趣和求知欲。2.2以科學(xué)奇才的故事，闡述藥物靶點(diǎn)理論的發(fā)展歷程在整個(gè)藥物靶點(diǎn)相互作用課程中，涉及到很多技術(shù)方法的發(fā)明、突破，通過(guò)講述這些科學(xué)家的科學(xué)思維和科學(xué)精神，加深學(xué)生對(duì)相關(guān)方法技術(shù)的理解。比如瑞典科學(xué)家PehrEdman(1950年)通過(guò)Edman降解測(cè)序法實(shí)現(xiàn)了對(duì)蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)序，并沿用至今。2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予85歲的美國(guó)科學(xué)家約翰·芬恩(JohnB.Fenn)、43歲的日本科學(xué)家田中耕一(KoichiTanaka)和64歲的瑞士科學(xué)家?guī)鞝柼?#183;

11、維特里希(KurtWuthrich)，以表彰他們發(fā)明了對(duì)生物大分子進(jìn)行識(shí)別和結(jié)構(gòu)分析的方法，他們?cè)谫|(zhì)譜離子化模式上的突破，使如今基于蛋白質(zhì)組學(xué)篩選靶標(biāo)成為可能。為了闡明靶點(diǎn)理論誕生的“前世今生”，我們按照時(shí)間線，給學(xué)生講述了德國(guó)醫(yī)學(xué)家PaulEhrlich這一科學(xué)奇才的輝煌人生。19世紀(jì)末，PaulEhrlich博士畢業(yè)后在一家醫(yī)院從事染色工作，他對(duì)白血球進(jìn)行鑒別染色，創(chuàng)立了著名的三元酸染色法，并提出嗜酸性白血球、嗜堿性白血球和嗜中性白血等術(shù)語(yǔ)。以杰出的染色工作為起點(diǎn)，PaulEhrlich后來(lái)轉(zhuǎn)向免疫學(xué)的科學(xué)研究。1908年，因?qū)γ庖邔W(xué)的貢獻(xiàn)他獲得諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)。另外，他發(fā)明了第一個(gè)能夠

12、有效治療梅毒的藥物-砷凡納明，被公認(rèn)為是化學(xué)療法之父。除了在免疫學(xué)和化學(xué)的杰出成就外，他更為人所知的是提出了一套側(cè)鏈理論，該理論認(rèn)為藥物通過(guò)作用于人體細(xì)胞上面的側(cè)鏈，發(fā)揮疾病治療的作用，這就是我們今天所看到的靶點(diǎn)概念的雛形。1900年，他將側(cè)鏈理論進(jìn)一步完善成為了受體的概念，當(dāng)藥物只與病原體上有，但是人體宿主細(xì)胞上沒(méi)有的受體發(fā)生相互作用的時(shí)候，就能夠?qū)崿F(xiàn)只攻擊病原體而對(duì)健康人體組織細(xì)胞不會(huì)產(chǎn)生不良作用的目的，這也是將藥物稱為“魔法子彈”(MagicBullet)的起源，由此延伸出靶點(diǎn)理論的概述。從PaulEhrlich傳奇的人生歷程中，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的科學(xué)熱情，讓學(xué)生理解科學(xué)研究中堅(jiān)持創(chuàng)新的重要

13、性，進(jìn)而讓他們?cè)谌宋木窈屠硇赃壿嬮g自主吸收科學(xué)養(yǎng)分。2.3充分利用多媒體手段，調(diào)動(dòng)課堂氣氛整個(gè)課程中，關(guān)于靶標(biāo)鑒定方法較多，容易造成混淆。我們?cè)赑PT授課的基礎(chǔ)上，結(jié)合板書(shū)，講明鑒定原理，并適時(shí)的加入一些動(dòng)畫(huà)、視頻，讓學(xué)生更直觀地感受這些鑒定方法地差異。比如，在講基于生物色譜的藥物-靶點(diǎn)相互作用分析課程時(shí)，生物色譜分為親和色譜、細(xì)胞膜色譜、常規(guī)色譜。在講各類(lèi)色譜的原理時(shí)，我們就播放一個(gè)生物色譜的動(dòng)畫(huà)，讓學(xué)生快速掌握色譜結(jié)合方式。又比如，在講Edman降解測(cè)序技術(shù)時(shí)，由于其步驟繁瑣，我們通過(guò)在板書(shū)將操作流程簡(jiǎn)圖簡(jiǎn)單畫(huà)出，并結(jié)合動(dòng)畫(huà)，闡明該方法采用了一系列化學(xué)反應(yīng)來(lái)去除并鑒定在多肽鏈N端，即具有

14、游離-氨基的氨基酸殘基。當(dāng)序列中的下一個(gè)殘基得以暴露，再進(jìn)入同下一輪化學(xué)反應(yīng)，重復(fù)該過(guò)程可揭示多肽的完整序列信息。讓學(xué)生基于步驟和原理討論該方法的優(yōu)缺點(diǎn)，以充分調(diào)動(dòng)教學(xué)力量，烘托課堂氣氛。2.4匯報(bào)考查每組學(xué)生在課堂文獻(xiàn)研讀的基礎(chǔ)上，自己上網(wǎng)查閱文獻(xiàn)、搜集資料，查找所在學(xué)科領(lǐng)域的高水平論文，用510分鐘時(shí)間簡(jiǎn)要介紹背景，重點(diǎn)介紹其中有關(guān)藥物-靶點(diǎn)相互作用的方法、原理、結(jié)果等，最后簡(jiǎn)要講述未來(lái)在自己科研課題中的應(yīng)用可能性。通過(guò)匯報(bào)考查，讓學(xué)生總結(jié)自己課堂所學(xué)，并結(jié)合科研課題的實(shí)際情況加以應(yīng)用。3教學(xué)反思3.1創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)下的藥學(xué)研究人才培養(yǎng)隨著中國(guó)醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)逐漸從仿制藥領(lǐng)域向創(chuàng)新藥物領(lǐng)域轉(zhuǎn)型，創(chuàng)新型藥

15、學(xué)人才成為醫(yī)藥企業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展的迫切需求3。藥物靶點(diǎn)相互作用研究生課程教學(xué)，一方面，可以培養(yǎng)學(xué)生了解前沿藥物的研究現(xiàn)狀，樹(shù)立理論聯(lián)系實(shí)際應(yīng)用的意識(shí)，引導(dǎo)學(xué)生更加注重科研成果的可轉(zhuǎn)化性，確定具有科學(xué)意義的科研方向。另一方面，該課程也是打通藥學(xué)二級(jí)學(xué)科間的貫通渠道，不再將學(xué)生框定在藥理學(xué)、藥物化學(xué)、藥物分析學(xué)等二級(jí)學(xué)科框架下，為培養(yǎng)他們成為優(yōu)秀的藥學(xué)研究或管理人才奠定基礎(chǔ)。綜上，進(jìn)行藥物靶點(diǎn)相互作用課程的教學(xué)，不僅有利于學(xué)生從多角度理解藥物研究、打破學(xué)科定勢(shì)，前瞻性地全面了解藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程，也有利于培養(yǎng)他們的合作意識(shí)和創(chuàng)新精神。3.2問(wèn)題反饋通過(guò)課堂反應(yīng)和學(xué)生反饋，我們也發(fā)現(xiàn)，使用純理論的方式進(jìn)行該門(mén)課程的教學(xué)仍存在一些問(wèn)題，比如課時(shí)長(zhǎng)，授課內(nèi)容多，學(xué)生難以快速消化吸收；學(xué)生感興趣的點(diǎn)有所差異，老師無(wú)法及時(shí)捕捉到學(xué)生的需求；課堂文獻(xiàn)研讀時(shí)間較短，難以理解文獻(xiàn)中的亮點(diǎn)工作的科學(xué)內(nèi)涵。對(duì)于以上問(wèn)題，我們也在反思，如何講好一門(mén)學(xué)科交叉背景下的藥物靶點(diǎn)相互作用分析課程，這是一場(chǎng)漫長(zhǎng)的探索過(guò)程，希望這個(gè)探索過(guò)程與教育模式、教學(xué)設(shè)計(jì)、科學(xué)問(wèn)題等共同前進(jìn)，來(lái)適應(yīng)新時(shí)代教育、教學(xué)、科研、臨床的要求。參考文獻(xiàn)1柯博文基于轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)理念的藥學(xué)研究生教學(xué)J藥學(xué)教育，2021，36(2)：41-442姚倩，郭曉強(qiáng)，漆文勝，等基于藥物發(fā)現(xiàn)史的課程思政在藥物化學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用J廣東化