【深化免疫学实验教学改革培养创新型人才】什么是免疫学

深化免疫学实验教学改革培养创新型人才

中图分类号：G642.0 文献标识码：B 文章编号：1671-489X（2016）12-0129-03 1 前言 免疫学是生命科学领域中重要的基础课程。免疫学实验 课既是理论课程的验证和补充，又是培养学生创新能力、独 立思考能力、分析解决问题能力的重要手段[1]。如何使本 科生通过免疫学实验课程增加对理论知识的理解，在较短时 间内掌握更多、更前沿的免疫学实验技术，是目前免疫学实验教学的突出问题。

结合免疫学实验课的教学特点，笔者经过几年的探索和 实践，在实验教学中进行了一系列改革工作，优化整合了实 验教学内容，统筹安排实验教学时间，改进实验设计方案， 使学生得到更多的独立动手机会，提高其独立思考分析解决 问题的能力，使免疫学实验的教学水平和效果都得到很大程 度的提高。

2 整合与优化实验教学内容 吉林大学国家级生物基础实验教学示范中心（以下简称 “中心”）始终围绕以提高人才培养质量为核心，坚持“以 学生为本，协调培养学生的知识、能力和素质”的育人理念， 根据学科的发展和社会的需要，修订实践教学大纲和教学内 容。对2009版实践教学大纲中免疫学实验的实验项目进行调 整，删除和整合部分实验内容，按照抗体的制备、淋巴细胞 功能检测技术、NK细胞功能检测技术、抗原抗体反应、免疫 标记技术、细胞因子检测技术等6个部分重新建立实验项目 14个。适当削减了验证性实验，增加了综合性实验，在整个 免疫学实验教学体系中既有必做实验，又有选做实验，使学 生有更多的选择空间。另外，为了使本科生实验教学的内容与科研相通，引进 2个准确度和灵敏度高、重现性好、操作简便、耗材低、对 环境污染少的成熟的科研实验来充实免疫学实验教学内容 [2]；
同时，为了提高本科生免疫学实验操作动手能力、规 范学生实验操作的标准化，新增加1个免疫学实验操作基本 技术的培训实验项目，整合后的实验项目共16个，更注重于 学生的综合创新能力和实验动手操作能力的培养。

3 统筹安排实验时间 中心的免疫学实验教学需要完成酶标仪检测技术、凝集 实验（示教）、单克隆抗体制备（示教）、多克隆抗体制备、 淋巴细胞功能检测实验、NK细胞功能检测实验、设计实验等 多个实验项目。笔者曾将每一个实验项目分开进行，由于多 克隆抗体制备实验中免疫动物阶段需要的时间较长，这样完 成整个免疫学实验教学需要两个多月的时间。在这个时间范 围内就造成前松后紧的情况，往往使学生不能很好地把握实 验内容，容易产生厌烦情绪，从而影响实验效果[3]。

为了改善这种情况，统筹安排实验时间，在多克隆抗体 制备实验中免疫动物的一个月时间内，穿插进行另外几个实 验项目的内容，既保证每个实验项目相对独立地开展，又兼 顾了长时间综合性实验的连续性和完整性。这样在完成一个实验项目的时间范围内，完成了整个免疫学的实验教学内容， 时间从两个多月缩短为一个多月，不仅使课程节奏相对统一， 保障实验教学效果，而且节省了学生和教师的时间，提高了 实验室的利用率。经过几年的教学实践，得到教师和学生的 广泛认可和好评。

4 改进实验设计方案 在本科生免疫学实验教学中，抗体制备是最为经典的免 疫学实验项目之一，也是生物学科学研究领域中常用的一种 实验手段。下面以多克隆抗体制备实验为例，介绍免疫学实 验教学方案设计和改进等方面的工作进展和经验。

多克隆抗体制备实验的基本流程 多克隆抗体制备实验 的基本流程如图1所示，使用具有较高免疫原性的鸡卵清白 蛋白（OVA）作为抗原，注射免疫小鼠。经3次免疫后的小鼠 血清经过梯度稀释后，采用间接法酶联免疫标记技术 （ELISA）检测，据此判定所制备的多克隆抗体的效价。

小鼠免疫方法的改革 在多克隆抗体制备实验中，小鼠 需要进行3次免疫注射。小鼠的注射给药方式有腹腔注射、 静脉注射、皮下注射、皮内注射、肌肉注射等。小鼠的尾静 脉注射是科研中最常用的给药方法，但因为操作难度较高，需要较长时间的操作训练才能熟练掌握，因此对于初学者成 功率较低，在本科生实验中不采用此方法。

在以前的实验教学中选用的是小鼠肌肉注射法，这种方 法在操作时需要一个人固定小鼠，另一人用左手抓住小鼠的 后肢，右手拿注射器，将注射器与半腱肌呈90°角迅速插入 1/4，注入药液。由于这种方式需要两个人的配合，对于从 未进行过小鼠给药注射的初学者来说困难程度较大，尤其在 完成第一次小鼠免疫的时候，常常因为手法生疏、配合不善， 造成被小鼠咬伤或被注射器刺伤的情况。另外，由于小鼠体 积小，肌肉层浅薄，肌肉注射也会造成小鼠不适或肌肉坏死 等情况。

针对这一问题，改用小鼠颈部皮下注射免疫法，这种方 法是将药液推入皮下结缔组织，经毛细血管、淋巴管吸收进 入血液循环的过程。操作时，用左手抓住小鼠的颈部皮肤， 然后将皮肤提起，注射针头取一钝角角度刺入皮下，把针头 轻轻向左右摆动，易摆动则表示已刺入皮下，再轻轻抽吸， 如无回血，可缓慢地将药物注入皮下；
拔针时左手拇、食指 捏住进针部位片刻，以防止药物外漏。这种方法操作比较简 单，而且一个人操作即可，因此在小鼠免疫的第1次和第2次 注射时均采用此方法进行，成功率较高，并且被小鼠咬伤的 几率降低。在熟练掌握了小鼠皮下注射操作的情况下，为了使学生 在小鼠免疫过程中尽可能多地掌握其他的给药注射方式，在 给小鼠第3次免疫时选用腹腔注射的给药方式。这种方法是 将药物注入胃肠道浆膜以外、腹膜以内，由于腹膜面积大， 密布血管和淋巴管，因此吸收速度较快。操作时用一只手固 定小鼠，使小鼠的头部向下，这样腹腔中的器官就会自然倒 向胸部，防止刺伤腹部器官；
注射器针头以45°角插入腹中 线右侧，缓缓将药液推入；
注射完毕后，缓缓拔出针头，并 轻微旋转针头，防止漏液。这种注射方式相对简单易行，学 生在进行实验操作过程中成功率较高，并且较为安全。

小鼠实验组设计方案的改革 在以前的小鼠免疫过程 中将小鼠分为有佐剂和无佐剂两组，每组2只小鼠，分别注 射抗原&免疫佐剂的混合液和抗原&生理盐水的混合液。有佐 剂组多克隆抗体制备效果较好，最终得到的多克隆抗体效价 较高；
而无佐剂组多克隆抗体制备效果较差，最终得到的多 克隆抗体效价较低。

通过上述实验分组，可以让学生较好地认识到免疫佐剂 在抗体制备中的作用。然而通过多年的教学实践，发现上述 实验分组方案存在两方面弊端。

1）实验动物浪费现象严重。一只小鼠通过摘眼球取血的方式，能够获得不少于100 μL的血清，而抗体效价检测 所需的血清用量是5 μL，因此，每个实验组设置2只小鼠的 作用仅仅是为了防止学生在免疫过程中由于操作不当或饲 养不经心而发生的小鼠死亡。通过连续数年的教学实践观察， 笔者发现在小鼠免疫过程中发生死亡的概率只有1%，即每学 年50组学生总计200只小鼠的意外死亡数量平均只有2只，而 为此额外设置2倍的小鼠用量是对实验动物的严重浪费。

2）无佐剂组小概率出现高效价抗体。虽然无佐剂组制 备的多克隆抗体一般情况下效价都不高，可以作为免疫佐剂 功能的阴性对照，但OVA较高的免疫原性使得无佐剂组小鼠 中个别个体依然会产生较高的抗体效价，对ELISA实验的抗 体效价数据假阳性产生质疑，使学生对理论知识的理解造成 一定的混淆。

针对上述实验方案的缺陷，对原有的小鼠实验组设置方 式进行优化，如表1所示。将实验小鼠分为有佐剂组、无佐 剂组和无抗原组，每组1只小鼠。有佐剂组注射免疫佐剂和 抗原的混合液，无佐剂组注射抗原的生理盐水溶液，无抗原 组只注射等量的生理盐水。同时在实验课进行过程中，由助 教按照标准流程与学生平行进行一组示范实验，所得的小鼠 血清作为标准样本备用。新的小鼠实验组设置有效地解决了 实验小鼠的浪费现象和阴性对照组不全的问题，在发生小鼠意外死亡的小概率事件时，任课教师会在ELISA实验时为该 组提供相应的标准血清使其顺利完成ELISA实验。另外，无 抗原组作为抗原的阴性对照组是不会出现任何抗体效价信 号的，在无佐剂组出现小概率高效价信号时能够起到很好的 对照和参考作用。

5 结语 针对免疫学实验教学中存在的问题，对实验教学内容的 设置、实验教学时间的统筹安排、实验设计方案的改进进行 一系列的改革和探索，使免疫学实验教学质量有了大幅度的 提高。同时，学生的实验兴趣与科研能力显著提升，由被动 学习转变为自主性学习、合作性学习和研究性学习。在此基 础上要不断完善，使实验教学水平更上一个新的台阶，为发 展学生创新思维能力，进一步获取和创造新知识打下基础 [4-5]。

参考文献 [1]王敏，包常华.提高医学免疫学实验教学质量的探索 与体会[J].基础医学教育，2014，16（11）：938-939. [2]苏小平，王全兴.本科生免疫学实验教学改革实践[J].基础医学教育，2014，16（8）：612-622. [3]任可，陈建芳，常江，等.医学免疫学实验教学改革 初探[J].中国免疫学杂志，2014（30）：1259-1260. [4]潘清.创新实验教学探索[J].实验技术与管理，2010， 27（8）：24-26. [5]由继红.实验室与创新教育研究[J].实验技术与管 理， 2010，27（9）：16-17.