什么是免疫学_后基因组免疫学教育刍议

后基因组免疫学教育刍议

免疫学原来很精彩 免疫学具有一定的理论深奥性、抽象性，素来被学生认 为比较难学。后基因组学内容的补充，无疑使学生对免疫学的理解更加困难。照本宣科式的讲授方式是后基因组时代免 疫学教学方法中的大忌。笔者通过采用讲故事、形象化讲解、 探索过程的介绍、将免疫学知识与日常生活中的事物关联等 方式，激发学生对免疫学知识的学习兴趣和对免疫学研究的 激情，并加深学生对免疫学知识的理解。同时，注重学生科 学精神的培养与科学素养的提高。讲故事式授课笔者在授课 时，采用类似讲故事的方式，以环环相扣的问题引出各种涉 及到课堂教学的内容。这些问题犹如一个个悬念，使学生听 起来有所期待，并激发他们思考。这种不断提问、循序深入 的方式增加了师生之间的互动和交流，缓解了以往填鸭式教 学造成的学生课堂注意力无法持续集中、易疲倦的心理状态。

下面以MHC为例说明。MHC是免疫学中难以理解但非常重要的 概念。笔者在授课时将MHC的发现、生理功能、结构的研究 等内容以时间为主线，采取讲故事的方式讲授MHC。早在20 世纪初就已经发现组织不相容现象，即同一种属不同个体间 组织移植会产生排斥反应。那么，MHC基因是如何发现的?MHC 基因的发现，得益于免疫遗传学的发展。1936年，P．Gorer 在小鼠移植瘤研究中发现了血型抗原Ⅱ，并发现该抗原与移 植瘤移植排斥反应有关。Gorer将该抗原称为H-2抗原。1948 年，G．C．Snell发明了人工培育同类系小鼠(Congenicmice) 的方法，并用同类系小鼠确定了小鼠MHC基因座在染色体上 的位置。不久，Gorer从英国Lister研究所不远万里来到 Snell所在的美国缅因州Jackson实验室，利用Jackson实验室提供的近交系小鼠(Inbredmice)确定了H-2基因座在染色 体上的位置。Snell意外地发现，小鼠MHC基因座与H-2抗原 的基因座竟然是一样的，因此称小鼠主要组织相容性基因座 为H-2。1958年，J．Dausset在人白细胞上发现了与小鼠H-2 具有同样功能的人类的白细胞抗原，并命名人MHC为人白细 胞抗原(Humanleukocyteantigen，HLA)。介绍MHC的发现后， 顺理成章地介绍小鼠及人的MHC的分布、结构、定位、遗传 特点。MHC是在组织器官移植的研究中发现的，但是组织器 官移植是一种非自然现象，那么，MHC的生理功能究竟是什 么呢?MHC基因复合体在适应性免疫应答中起重要作用。MHC 递呈抗原肽激活T细胞的证据，最初来自于B．Benacerraf的 研究。1963年，Benacerraf发现了免疫应答的基因 (Immuneresponsegenes，Irgenes)。Ir基因与MHC基因座紧 密连锁，并编码Ⅱ类H-2分子的α和β链。进一步研究发现 Ir基因参与向辅助性T细胞递呈抗原，并在辅助性T－B细胞 相互作用中发挥重要的作用。此外，MHC对细胞毒性T细胞 (CytotoxicTlymphocyte，CTL)的抗原识别功能起限制性作 用，称为MHC自身限制性。那么MHC自身限制性是如何发现的 呢?1974年，两位博士后研究员R．M．Zinkernagel和P．C． Doherty在澳大利亚国立大学Curtin医学院邂逅相遇，因兴 趣相投，决定合作研究T细胞对病毒的特异性。他们发现病 毒感染小鼠后，激活的CTL不能杀伤未感染或被不同病毒感 染的小鼠。此外还意外发现CTL只能杀伤带有相同H-2单体型的病毒感染细胞，而不能杀死感染同一种病毒但带有不同 H-2单体型的靶细胞。这是由于H-2基因型控制了T细胞的抗 原特异性。那么，MHC的特异性是如何决定的呢?1987年，P． J．Bjorkman等首先借助X射线晶体衍射技术弄清了人Ⅰ型 MHC分子HLA-A2的立体结构。例如，在介绍抗体之前，先介 绍抗体研究过程中一系列震撼人心的发现:1890年，E．A． vonBehring成功用含有抗白喉毒素的动物血清治疗白喉，开 创现代血清疗法的先河;1897年，P．Ehrlich提出了抗体与 抗原相互作用的侧链理论假说;20世纪20年代，M． Heidelberger和O．Avery发现抗体是蛋白质及抗原能被抗体 沉淀;1937年，A．Tiselius发明了电泳技术，并通过电泳方 法证明了抗体活性是存在于丙种球蛋白(γ球蛋白);1948，A． Fagreaus发现抗体是由B细胞产生的;1957年，F．Burnet提 出了抗体形成的克隆选择学说;1959年，G．Edelman和R． Porter解析了抗体的基本结构;1975年，S．Tonegawa从基因 水平阐明抗体多样性的遗传学基础;C．Milstein和G．Kohler 发明了单克隆抗体技术，证实了Burnet的一个细胞克隆产生 一种特异性抗体的假说。这些重大事件，见证了人们对抗体 认识的不断深化、不断完善的过程。围绕这些重大发现，我 们不光看到了大师们敏锐的观察力、丰富的想象力、强烈的 怀疑和批判精神、震撼的创造力，也看到了大师们的冒险与 探索精神。正是通过无数次艰难的探索，才建立了免疫学完 整的知识体系，并造就了免疫学研究的辉煌。笔者认为，传授科学知识固然重要，但介绍人类探索科学奥秘的过程也非 常重要。因为通过介绍知识探求过程，可以让学生感知科学 探索历程的艰辛与漫长，对培养学生探索和创新精神、提高 科学素养有积极作用。在讲免疫学知识探索过程时，还介绍 了获得诺贝尔奖的免疫学研究成果。自从1901年Behring第 一个获得免疫学诺贝尔奖到2011年B．A．Beutler，J．A． Hoffmann和R．M．Steinman获得第111界诺贝尔生理学或医 学奖，免疫学研究一共创纪录地十七次获得了诺贝尔奖。通 过介绍免疫学领域诺贝尔奖获得者及其主要成果，让学生了 解免疫学的探索是一个充满巨大挑战与机会的领域，同时让 学生感受到探索科学奥秘的乐趣和喜悦，从而激励学生从事 免疫学研究的激情。与日常生活关联对与日常生活相关的知 识，学生自然感到比较贴近，学起来也有兴趣。因此，授课 时，注重将免疫学知识与学生生活实际相关联。这是比较容 易做到的，因为没有一门基础课像免疫学那样与人体的健康 密切相关。例如，免疫细胞的介绍比较枯燥无味。为了提高 兴趣，介绍血常规化验单，让学生明白掌握免疫细胞的分类 与功能对看懂血常规化验单有帮助。又如，介绍Ⅱ型超敏反 应前，先提出:新生儿黄疸与新生儿溶血症是怎么回事?并指 出，要揭开新生儿溶血症的秘密需要学习Ⅱ型超敏反应发生 机制。又如，如果直接介绍MHC，学生可能会感到陌生，但 对器官移植的排斥反应比较熟悉。因此在讲MHC前，先提问: 器官移植的排斥反应是怎么回事?并指出接下来讲授的内容就是为了帮助学生从理论上理解这个现象。这样，激发了学 生学习MHC的兴趣。

小结 在教学过程中，把后基因组学方法融入到免疫学教学中， 以便讲清这些新方法的来龙去脉;同时介绍了网络免疫生物 信息资源，将免疫学教学从教室延伸到网络空间。另外，改 革教学方法，采用讲故事方式、形象化讲解、介绍探索知识 的过程、与日常生活关联等手段，使枯燥的教学内容变得通 俗易懂并且生动有趣，以取得良好的教学效果。通过这些教 学改革措施，不但使学生初步了解后基因组学时代免疫学研 究的特点，而且调动了学生学习兴趣和积极性，启迪了学生 思考，培养了学生的参与意识，激励了学生探索创新的精神。