前言:中文期刊网精心挑选了表观遗传学研究内容范文供你参考和学习,希望我们的参考范文能激发你的文章创作灵感,欢迎阅读。
表观遗传学研究内容范文1
空气中的污染物如何改变一个人的DNA的表达,从而导致像肺气肿或肺癌之类的疾病。长颈鹿的脖子长的真正原因是其DNA决定的,还是由于长颈鹿为了吃到树木顶端更加丰富的树叶进化而来?在科学界有一个新的研究领域叫表现遗传学。它的主要研究任务是通过对生活习惯、饮食习惯等因素的研究,寻找在没有改变DNA序列的前提下,环境如何影响我们的基因的答案。简单来说,环境也可以改变基因。
表观遗传信息与基因序列本身一样重要,因为它控制着基因是否被开启或关闭,从而决定它们是否制造蛋白质。如今,表现遗传学的研究开启了后基因时代,正日益成为生命科学研究的最前沿,那么对普通大众来说,随着研究的深入,表现遗传学将使攻克癌症这一医学难题成为可能。如今,众多生物学问题仍然没有答案,一系列疑问依旧困扰着生物学家:为什么同卵双生的双胞胎具有相同的DNA序列,但却存在表型的差异,以及疾病易感性的差异?为什么克隆动物表现出生长发育的异常甚至易于死亡?这其中的秘密就是表观遗传学要研究的内容。
最近,北京生命科学研究所朱冰研究组传来科研喜讯。北京生命科学研究所高级研究员朱冰领衔完成的研究论文也在这一领域有了突破性的进展,并已经发表在了国际权威期刊《科学》杂志上。他们的研究揭示出染色质的紧密程度能调节一种蛋白质的催化活性,从而影响基因转录,这一研究成果有助于解析基因转录调控以及基因沉默的重要机制。
朱冰说:“近几十年来,随着越来越多的表观遗传学标签被发现,研究人员开始好奇这些表观遗传学标签之间是否存在着某种联系,中国科学家也在试图攻克这一长期困扰国际科学界的难题。一般认为疾病的发生如肿瘤、心血管病等都是外在因素(危险因子)与遗传因素(基因)相互作用引起DNA序列变异所产生的。其实不然,绝大多数疾病,基因序列并没有改变,只是基因的修饰加工和表达的异常所引起的,这就是表观遗传学。”
表观遗传学研究内容范文2
教学过程中经典理论教学与专题讨论课教学这两条主线需要相互配合,相得彰宜。因此,对于文献专题的选则应当把握三个原则:所选文献专题确系当今医学、生命科学研究领域的前沿与热点问题(高于课本);专题与经典理论相联系(不脱离课本);专题内容为教学过程中学生兴趣较浓、质疑较多而课本讲授深度有限的内容(符合学生兴趣)。在一门课程教学的具体实施中,根据以上三个原则,由教学组全体教师共同拟定4-5个文献专题,而后在国际权威科学杂志如《自然》、《科学》及《细胞》上就每一个专题选择近年来发表的5篇文献,并指定各专题的辅导教师。文献内容以能够体现该专题重要科学概念、里程碑式科学发现及先进的研究技术方法为标准。文献选定后,由学生依据自身兴趣自主选择,就某一专题形成兴趣小组。经过一段时期的分组学习及教师辅导,最终由每个小组推选两名报告人,在本专题内选定两篇精读文献,以科研论文讨论的形式进行学生课堂汇报。例如在《分子遗传学》的理论教学中,讲授了“表观遗传学”内容,但囿于课本内容的深度及课时数,仅介绍了其基本概念和发展简史。然而,学生在课后提问中表现出强烈兴趣,该专题也无疑是当今生命科学研究领域的热点研究问题。
2学生课堂汇报
学生课堂汇报安排在复习指导课之前1-2周,让学生在结束文献精读训练后,转而全身心投入复习考试过程。汇报课由主讲教师主持,学生代表依次上台,以幻灯为辅助进行汇报陈述,教研室主任、教授及教学组全体教师共同参与讨论,并给予点评。以上述表观遗传学文章为例,学生代表先介绍了完成该研究工作的美国研究小组,而后介绍了与课题密切相关的研究背景:组蛋白(Histone,H)泛素化与组蛋白甲基化,与理论课上讲授的基本概念密切相关。作者在《分子遗传学》的DNA结构中讲过,一个核小体由两个H2A,两个H2B,两个H3,两个H4组成的八聚体和147个碱基(bp)缠绕在外面的DNA组成。在哺乳动物基因组中,组成核小体的组蛋白游离在外的N-端可以受到乙酰化,甲基化,磷酸化,泛素化等修饰,从而影响基因的转录活性。而本篇文献则重点讨论H2B泛素化与H3甲基化之间的关系。在对研究结果的讲解中,学生用逐步深入的科学问题作为逻辑主线,体现出文章作者的科学研究思路。作者首先根据H2B泛素化影响H3甲基化这一保守的生物现象,提出了三种假说:①调节泛素化的Rad6复合物可影响调节甲基化的COMPASS复合物中Set1组分的活性;②Rad6复合物可影响COMPASS复合物中其它组分的活性;③Rad6复合物影响COMPASS复合物中各组分的组装、稳定性及活性。而后,作者采用酵母Rad6突变体与野生型相对照,利用色谱分析、蛋白双向电泳、染色质免疫共沉淀等生物技术,对三种假说依次进行验证和排除,最终揭示Rad6复合物通过影响COMPASS复合物中Csp35这一关键组分与染色质的结合,实现H2B泛素化对H3甲基化的调控作用。通过文献精读,学生从表观遗传学的基本概念(如组蛋白甲基化、泛素化)出发,进入到基本而又深刻的科学问题,了解到上述确切的科学研究结论,以及寻找科学结论所需的生物技术方法。这个学习过程,在引申了经典理论知识的同时,教会了学生自主学习前沿知识的方法,有效地培养了本科学生的科学研究素质。
3文献讨论、点评
在文献讨论过程中,鼓励学生最大限度的发挥主动性与创造力,发表自己的见解。以上述表观遗传学文章为例,H2B泛素化对于H3甲基化的影响不仅存在于第4位赖氨酸上(H3K4),也存在于第79位赖氨酸上,而该文献的研究对象仅限于前者。有学生在完成文献精读后,就H2B泛素化对H3K79甲基化的影响机制提出了自己的假说。教师对于有独到见解,甚至能提出假说的学生给予高度赞扬,并鼓励其撰写科学假说论文,进一步锻炼自己的科研素质。在每一名学生的汇报及讨论结束后,教研室主任、教授给予点评,在肯定其优点的同时指出存在的问题和不足。问题通常表现在背景知识介绍不充分、逻辑主线不明晰、以及研究方法讲解不清等方面。
4结语
表观遗传学研究内容范文3
关键词:DNA甲基化,DNA甲基转移酶,CpG岛,肿瘤
引言
基因组表观遗传学是相对于传统的遗传学而提出的一个概念,其研究的不是基因序列的改变,而是研究基因组的修饰变化所引起的基因表达改变。这种修饰是可遗传的,可对生物体产生长期效应[1]。DNA甲基化是表观遗传学的一个重要研究内容,是由DNA甲基转移酶催化完成的,主要包括DNMT 1,DNMT 2和DNMT 3。研究表明,DNA甲基转移酶(DNMTs)缺陷而引起的基因表观遗传改变往往伴随着肿瘤的发生和发展。本文综述了近年DNMTs在肿瘤中的研究进展。
1 DNA甲基化现象
DNA甲基化是哺乳动物基因组最常见的修饰方式。它是在DNA甲基转移酶(DNMTs)的催化下,以甲硫氨酸为供体,将甲基转移到胞嘧啶的第五个碳原子上。DNA甲基化是一个可逆的过程,在体内同时存在着主动或被动的去甲基化过程。
2 DNA甲基转移酶(DNMTs)
DNA甲基化修饰是由DNA甲基转移酶催化完成的。目前为止,在哺乳动物体内主要存在三种DNA甲基转移酶,分别命名为DNMT 1,DNMT 2和DNMT 3。其中,DNMT 3又分为DNMT 3A和DNMT 3B两个亚型。DNMT 2,虽然具有与其他的DNMT同源的序列,并且能够甲基化小的tRNAs,但是目前通常认为它不是DNA甲基化酶。
2.1 DNMT 1
DNMT 1是第一个被克隆出来的DNA甲基转移酶。它由N-端的调节区,C-端的催化区组成,该酶的催化能力需要N-端和C-端的相互作用。但也有研究表明,DNMT1的半胱氨酸富集区可与未甲基化的CpG岛作用。这说明除了催化区域外,DNMT1的其他结构域与酶的活性有重要关系。DNMT 1可以维持基因组中的全部甲基化。一般认为,它主要负责在DNA复制的过程中保持原来的DNA甲基化状态。也就是说母链模板上某个位置的胞嘧啶被甲基化,在DNA复制时,DNMT 1就会识别这种半甲基化,催化子链相应位置的胞嘧啶发生甲基化。
2.2 DNMT 3
DNMT 3A和DNMT 3B都是由N-端的调节区,C-端的催化区组成,其C-端不需要与N-端相互作用就可以有催化活性,有很强的重新甲基化能力也具有保持甲基化的能力。最近一项研究发现,小鼠生殖细胞中存在新的DNA甲基转移酶DNMT3C。DNMT3C表现出与DNMT3B的高度一致性,并且专攻新的逆转录转座子的甲基化。除上述对哺乳动物的DNA甲基化必不可少的酶外,DNMT家族还包括另外两个成员,DNMT2和DNMT3L。DNMT3L没有催化活性,起调控作用,以DNMT3L-DNMT3A异四聚体的形式促进胞嘧啶残基甲基化。
2.3 DNMTs在肿瘤中的作用
近年来,DNA甲基化和人类疾病,尤其是和肿瘤之间关系引起研究人员的关注。许多研究发现,DNA甲基化模式的改变导致了肿瘤的发生。在很多肿瘤中都发现DNMTs的表达异常。这说明DNMTs在生物体内发挥着重要的作用。通过研究者对DNMTs损伤病人样本的研究,发现DNMTs的异常与肿瘤发展之间存在一定的关系。DNMTs的异常主要可分为三类:表达异常,突变和缺失。
2.3.1 DNMTs表达异常
在众多研究发现,DNMT表达异常可导致癌症的发生。DNMTs(DNMT1,DNMT3A,DNMT3B)的过表达导致某些基因高度甲基化和致癌因子激活。在实体瘤中,DNMT1过表达导致病人的淋巴结转移和预后不良。在大量的患有肿瘤的病人样本中发现DNMT3A或者DNMT3B高度表达,在肝细胞中,高表达的DNMT3A具有致癌作用[2]。DNMT3B和CTCF高表达对乳腺癌中的 BRCA1 失活至关重要[3]。此外,在某些肿瘤中也出现DNMTs表达降低的现象。如Cao等在胃癌的研究中发现,DNMT3A表达量明显下降。这些研究说明,DNMTs的表达异常和肿瘤密切相关。
2.3.2 DNMTs 突变
体细胞的DNMTs突变是许多肿瘤的显著特征,并且能够导致肿瘤的恶性转化[4]。在癌症基因组中发现,结肠癌中,DNMT1 失活引起的突变导致全基因组的甲基化状态改变[5]。在血液恶性肿瘤中存在DNMT3A突变。急性骨髓白血病(AML)和骨髓异常增生症(MDL)中DNMT3A频繁地突变[6]。此外,DNMT3A突变,特别是催化区域的突变会大幅降低酶活性[6]。这些研究表明突变的DNMTs在破坏基因组甲基化以及在肿瘤的形成中扮演着重要的角色。
2.3.3 DNMTs 缺失
研究发现,在成年小鼠中敲除DNMT3A后,诱发了造血干细胞的扩散[6]。此外DNMT3A缺失导致T细胞淋巴瘤和肺部肿瘤的发展。这些结果暗示DNMT3A可能作为肿瘤的抑制基因。还有研究表明,DNMT1有助于维持甲基化,缺失会导致DNA去甲基化,DNMT1对细胞淋巴瘤预防和维护是至关重要的。因此,DNMTs基因的缺失参与肿瘤的发展。
3 结语
DNA甲基化和DNA甲基转移酶与肿瘤的发生发展密切相关。DNMTs的表达异常,是肿瘤细胞的一个特征。因此DNMTs有望成为研发治疗癌症药物的靶点。另外,基于某些基因在肿瘤的发展进程中的重要作用,这些基因所具有的甲基化的特性则为肿瘤的诊断和治疗提供新的方向。
参考文献(References)
[1]Pechalrieu D. DNA methyltransferase inhibitors in cancer: From pharmacology to translationalstudies
[2]Zhao Z. Depletion of DNMT3A suppressed cell proliferation and restored PTEN in hepatocellular carcinoma cell
[3]Cai FF. Pyrosequencing quantified methylation level of BRCA1 promoter as prognostic factor for survival in breast cancer patient
[4]Baylin SB. A decade of exploring the cancer epigenome - biological and translational implications
[5]Vafadar-Isfahani N. ,Decoupling of DNA methylation and activity of intergenic LINE-1 promoters in colorectal cancer
表观遗传学研究内容范文4
【摘 要】目的:研究小鼠早期胚胎各发育阶段组蛋白H3K4单和双甲基化的变化过程。方法:准备受孕母鼠,获取小鼠各阶段正常早期胚胎,通过4%多聚甲醛固定,0.4%triton透膜,0.1%牛血清白蛋白封闭,抗H3K4单双甲基化一抗染色处理,二抗避光孵育后,利用免疫荧光技术,对各个阶段早期胚胎组蛋白H3K4单和双甲基化表达水平鉴定。结果:成功得到所需要的各发育阶段的正常早期胚胎。发现:从1细胞胚胎到8细胞胚胎组蛋白H3K4单和双甲基化表达水平整体呈下降趋势,在1细胞胚胎达到最高,8细胞胚胎表达水平最低,桑葚胚和囊胚较8细胞胚胎表达水平又有所回升。结论:在早期胚胎发育过程中,组蛋白H3K4单和双甲基化程度成逐渐下降趋势。
【关键词】小鼠早期胚胎;组蛋白H3K4;甲基化;表观遗传修饰
表观遗传是指DNA序列不发生变化但基因表达却发生了可遗传的改变[1]。这种改变是细胞内除了遗传信息以外其他可遗传物质发生的改变,即基因型未发生变化而表型却发生了改变,且这种改变在发育和细胞增殖过程中能稳定传递[2-3]。其修饰方式主要有DNA甲基化,去甲基化和组蛋白乙酰化。它们对于早期胚胎和配子的形成和发育、组织特异性基因的表达、大部分基因沉默(gene silencing)起关键作用,在正常细胞过程,比如雌性哺乳动物X染色体失活,以及酵母中配对型位点的沉默方面也有重要作用[4]。
组蛋白修饰是表观遗传学里主要修饰方式之一,到目前为止,在组蛋白上至少发现有八种不同的修饰方式,我们了解比较多的是乙酰化、甲基化和磷酸化这样比较小的共价修饰。近几年的研究发现,H3K9的甲基化与基因的沉默有关,而H3K4的甲基化却可以使基因活化且H3K4的甲基化可招募HP1或其同源物与之结合,从而使基因所在部位异染色质化,这表明,组蛋白的甲基化可能与异染色质的形成有关[9-11]。H3K4位点发生的甲基化可以激活基因的转录,其必须在H2B的123位赖氨酸呈现泛素化的状态下进行,根据以往研究表明,H3K4甲基化可能是转录发生的早期事件,由于这种修饰在多细胞动物中是异常复杂的,因此研究H3K4单和双甲基化的具体功能更具有重要的意义。
本实验中,我们研究了组蛋白H3K4单和双甲基化对小鼠早期胚胎各阶段动力学变化过程, 有助于揭示表观遗传学对哺乳动物早期胚胎基因表达、调控、遗传的重要作用。
1 实验材料和方法
1.1 实验试剂:孕马血清(PMSG),购自宁波激素制品厂;人绒毛膜促性腺激素(HCG,宁波激素制品厂);胰酶消化液(Sigma);4%多聚甲醛(Sigma);0.4%triton(Sigma);0.1%BSA(牛血清白蛋白);一抗(兔抗鼠H3K4单和双甲基化,Abcam);二抗(羊抗兔,Santa cruz);PBS磷酸缓冲液。
1.3 小鼠的超数排卵及:选择6~8周龄健康昆白小鼠,并进行光照控制:6:00~ 2O:O0光照,2O:O0~6:00黑暗。16:00-17:OO时雌鼠腹腔注射PMSG10IU(宁波激素制品厂),48h后再注射hCG10IU(宁波激素制品厂),然后将其与雄鼠2:l合笼。次日早上8点之前检查阴道栓,有乳白色或者黄色冻胶物(阴道栓)即确定为怀孕,见栓当天上午确定为怀孕0.5天。同样方法取分别怀孕0.5天, 1天, 1.5天, 2天,2.5-3天及3.5天的母鼠进行实验。
1.4 小鼠早期胚胎的获取:取分别怀孕0.5天, 1天, 1.5天, 2天,2.5-3天及3.5天的母鼠,将母鼠置于超净工作台上,对其进行断颈处理,用手术剪剪开腹部,暴露子宫。用镊子和细针将子宫连同卵巢同其余组织分离,然后置于盛有PBS的培养皿内。用无钙镁PBS洗涤3次,弃除表面残余血迹。将培养皿置于倒置显微镜下,用细针分离卵巢和子宫周围的脂肪组织。1细胞的获取:用镊子固定子宫一端,取细针戳破输卵管的壶腹部,暴露1细胞,用自制吸取胚胎工具吸出胚胎,并将其吹入盛有PBS液的四孔板中。2-8细胞的获取:剪去卵巢,用镊子固定子宫一端,另一手持5 ml注射器抽取PBS液,插入子宫,冲洗输卵管,待胚胎被PBS液冲出后,用工具吸出胚胎,并将其吹入盛有PBS液的四孔板中。桑葚胚,囊胚的获取:剪去输卵管和卵巢,用镊子固定子宫一端,另一手持5 ml注射器抽取PBS液,插入子宫,冲洗子宫,待胚胎被PBS液冲出后,用工具吸出胚胎,并将其吹入盛有PBS液的四孔板中。
1.5 染色与细胞组蛋白H3K4甲基化的检测:除1细胞需经过胰蛋白酶消化去掉胚胎上的颗粒细胞外,其余都同下步骤。用4%多聚甲醛固定胚胎30分钟,然后用 0.4%triton 透膜20分钟, 再用0.1%牛血清白蛋白(BSA)封闭30分钟,每个步骤结束后都需要用PBS液清洗三遍,每次二分钟。之后加一抗(兔抗鼠抗H3K4单或双甲基化)4℃放置过夜,第二天上午用PBS液清洗干净后再加带有荧光标记的二抗(羊抗兔FITC)避光孵育1小时。荧光显微镜下观察、拍照。
2 实验结果
2.1 组蛋白H3K4单和双甲基化修饰免疫荧光染色:检测早期胚胎(1细胞至囊胚)H3K4单甲基化表达水平(图1)
根据染色强度绘制出相对荧光强度曲线(图2)。
从图1和图2可以观察出,组蛋白H3K4修饰在早期胚胎阶段大致上呈下降趋势,在1细胞-8细胞期间较为明显,在1细胞维持较高水平,到8细胞阶段,其表达水平降到最低,随后到桑葚胚和囊胚,表达水平又稍有所提高。
2.3 组蛋白H3K4双甲基化修饰免疫荧光染色
同时检测早期胚胎(1细胞至囊胚)H3K4单甲基化表达水平(图3)。根据染色强度绘制出相对荧光强度曲线(图4)。
从图3和图4可以观察出,在小鼠早期胚胎发育的整个早期过程中,组蛋白H3K4修饰在早期胚胎阶段大致上呈下降趋势,在1细胞维持较高水平,到8细胞阶段,其表达水平降到最低,随后到桑葚胚和囊胚,表达水平又稍有所提高。但是与单甲基化修饰相比,亦可以发现,双甲基化修饰的荧光信号强度要高于单甲基化,也就是说,对于组蛋白H3K4而言,双甲基化比单甲基化更容易发生在早期胚胎中。
3 讨论
组蛋白H3第4赖氨酸的甲基化作为共价修饰的方式之一, 可以发现H3K4甲基化是组蛋白修饰中的一个非常重要的方式,与基因的转录调控有关,与多种癌症的发生发展关系密切,现已成为表观遗传学研究的热点。虽然体细胞克隆技术已经在多种动物中得以实现,但克隆胚胎怀孕率低、出生后异常等问题,严重制约了体细胞克隆技术的开发应用。有研究证实,供体细胞核在受体卵母细胞中不完全或异常的表观遗传重编程是导致克隆胚胎发育异常的重要原因。组蛋白的共价修饰是重要的表观遗传修饰,具有复杂而广泛的生物学功能。在正常生殖细胞发生和胚胎发育过程中,染色体要经历广泛的DNA甲基化、去甲基化,核小体核心组蛋白也要通过各种共价修饰调节染色体功能,从而完成遗传信息的传递和调控胚胎的发育[15]。目前,我们对早期胚胎组蛋白H3K4表达水平的动力学变化过程还不是很清楚。本实验对此进行了较为系统的研究。
结果发现早期胚胎阶段组蛋白H3K4单和双甲基化表达大致呈下降趋势,(图2,图4所示)在1细胞-8细胞期间较为明显,但在8细胞阶段,其表达水平降到最低,随后到桑葚胚和囊胚,表达水平又稍有所提高。结果推断,组蛋白甲基化信号在在1细胞时期维持了较高的水平,随着胚胎的发育和分裂分化,由于配子本身基因的表达,使组蛋白甲基化的程度越来越低。本实验的研究结果可加深早期胚胎组蛋白修饰的重编程,为改善克隆效率提供理论依据。
参考文献
[1]Wolffe AP, MatzkeM A. Epigenetics: regulation through rep repession [J]. Science, 1999, 286 (5439): 81~486.
[2]Lewin B.Gene Ⅷ.Perarson Prenc Hall press [M]. 2004.
[3]Jaenisch R, Bird A. Epigenetic regulation of gene expression:how the genome integrates intrinsic and environmental signals [J]. Nat Genet, 2003, 33(sup): 245~254.
[4]Li E. Chromatin histone modification and epigenetic reprogramming in mammalian development [J].Nat Rev Genet, 2002 , 3(9): 662~673.
[5]Lachner M, O Carroll D, Rea S, Mechtler K, Jenuwein T.Methylation of histone H3 lysine 9 creates a binding site for HP1 proteins [J]Nature, 2001, 410(6824): 116~120.
[6]Bannister A J, Zegerman P, Pattridge J F, Miska E A, Thomas J O, Allshire R C, Kouzarides T. Selective recognition of methylated lysine 9 on histone H3 by the HP1 chromodomain[J]. Nature, 2001, 410(6824): 120~124.
[7]Rong W, David M, Gilber W S. Heterochromatin,HP1 and methylation at lysine 9 of histone H3 in animal [J]. Chromosoma, 2002, 111(1): 22~36.
表观遗传学研究内容范文5
关键词:研究生;创新;分子生物学;教学改革
中图分类号:G642.0 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)02-0070-02
随着知识经济与科学技术的发展,高等学校以传承知识为主的传统教育模式正向强调能力与素质培养的创新教育模式转变。如今,创新已成为一种时代精神,培养高素质的创新人才是时代对高等学校提出的迫切要求。但由于近年来我国研究生招生教育规模的扩大,使得研究生教育阶段的人才培养在某种程度上出现了“一刀切”的现象,制约着创新型研究生人才的培养。因此,加强研究生创新能力的培养,提高研究生培养质量凸显其空前的必要性和迫切性。
目前我国研究生教育普遍存在着学生自主探索学习能力不足,研究创新能力较低,而导致这些问题发生的主要原因是现在的教学体系对研究生的创新学习能力培养不够[1]。在发达国家的研究生教育课程中,讲座式、研讨班式和案例式的课程比例在整个课程体系中高达40%~50%。与国际著名大学相比,我国的研究生教育课程内容和教学方法还存在一定差距,表现在以传统的理论课教学为主,进行灌输式教学,大大限制了学生的自主性和创新性。
分子生物学自诞生以来,是生命科学发展最为迅速的前沿学科,已渗透到生命科学的各个领域。《分子生物学》一直是本校基础与临床各医学专业硕士研究生必修课程,但由于其内容偏抽象难以理解、知识更新又快,传统的教学方法使得学生的学习效果并不理想。新时期分子生物学的教学目标不再是单纯让学生掌握基本的分子生物学原理,更要让学生学会如何应用这些基础知识来解决当下所面临的医药科研难题。鉴于此,笔者尝试对我校2014级医学类研究生的分子生物学课程进行改革,在传统的传授式教学基础上注重多种启发式教学方式的应用,以未采取教学改革的2013级研究生为参照,评估教改前后教学效果,以探讨新型教学模式对研究生自主性学习及分析、解决问题能力的影响。
一、分子生物学课堂教学中多种教学方式的实施
1.教材与最新研究进展的结合。在讲授分子生物学理论知识的同时,笔者注重介绍最新的国际学术动态和科研成果,引导学生去探索新的知识,培养其创新思维。例如在讲到真核基因表达调控的染色体结构与真核基因表达密切相关时,我们会给大家提及现在比较热门的“表观遗传学”。给学生们介绍些影响因子比较高的表观遗传学方面的英文文章,布置他们阅读文献后写出相关综述。使大家认识到表观遗传对基因表达的调控不仅体现在DNA的甲基化,组蛋白的乙酰化、甲基化以及一些非编码校RNA的调控都属于其调控范畴。这样,同学们不仅掌握了表观遗传的概念,对其技术路线和应用等方面都有所涉猎;一定程度上又提高了他们阅读英文文献的能力,对他们以后进入课题研究有很大的帮助。
2.PBL(Problem-based learning)教学方法的应用。PBL是一种强调以学生主动学习为主,提倡以问题为基础的讨论式、启发式教学方法[2]。它是由1969年美国的神经病学教授Barrows在加拿大的麦克马斯特大学创立,目前被国际公认的培养创新型人才的一种教学方式。
PBL的教学组织形式是“教师提出问题―个人查找资料准备―集体研讨”。首先教师要提出具有探索性的问题,一方面要兼顾教学的重点内容,另一方面要结合国内外研究热点。比如在讲到分子生物学的基因组学、转录组学和蛋白质组学等各种组学研究时,我们针对医学类研究生提出的问题是“试述主要组学有哪些,组学如何推动未来医学的发展”。同学们分组进行准备和讨论,考虑到学时有限,2014级选修学生数达358人,我们采取的是8~10人一组,每个小组每学期至少参与一次讨论,自行选定题目,小组人员分工合作查阅各类文献资料,认真地分析讨论,最终提出解决问题的思路和方案,并以PPT形式在课上进行总结汇报。根据汇报内容的完整性、条理性、创新性等由老师及其他组人员分别进行打分。该种教学模式引发了同学们对分子生物学学习的兴趣,不仅培养同学们独立思考、解决问题的能力,还增强了团队协作能力。
3.专题讲座式教学方式的应用。在分子生物学课程内容安排中,我们还尝试邀请校内科研工作者进行了“如何进行科研论文的写作”和“如何撰写基金申请书”两次实用的科学研究方法专题讲座。例如我们邀请本校获得多项国家自然科学基金资助、拥有“河北省优秀科技工作者”殊荣的教师给学生们讲解国家、省自然科学基金的写法及体会。进行讲座的老师从项目题目的写法开始,到立题依据、研究内容与目标、研究方案、可行性分析、项目特色与创新、经费预算及工作基础和条件,不仅向同学们展示了基金书写的全部流程,还介绍了自己的一些宝贵经验。通过这次讲座,不仅对同学们马上要进入的选题阶段有很大益处,从长远来看对他们以后独立进行课题申请也提供了重要的参考。
二、教改实施后的效果评价
目前,我校研究生的分子生物学课程考核还是以试卷考核为主,试卷考核作为期末成绩占总成绩的70%,平时成绩占30%。试卷70%的内容以教材的基础知识为主,30%为课堂相关内容的拓展和深入。平时成绩由上课出勤情况和平时作业组成,作业由教师布置与教学内容相关的问题和综述组成。为了评估应用多种教学方法的教学效果,我们对实施教改的本校2014级358名医学专业研究生与以单一式讲授式教学方式为主的2013级362名研究生的分子生物学平均成绩进行分析比较。结果如表1所示,2014级研究生无论是平时成绩、期末成绩还是最后总成绩均高于2013级研究生,其中总成绩之间比较具有显著性差异(P
以上比较结果显示,教改后的2014级研究生的分子生物学成绩普遍高于2013级学生。平时成绩高不是出勤率变化有多大,主要源于2014级学生平日作业成绩提高,考虑可能是老师设定问题后,同学们以小组形式查找文献资料再讨论、总结,比原来自己单独查资料更有效,从而获取的信息更丰富、材料组织得更加全面和深刻。期末成绩比原来高,其实基础理论成绩变化不大,主要是拓展内容部分成绩提高了。笔者考虑这与采用新型教学模式使同学们有更多机会接触并思考最新的科研进展是密不可分的。
三、结语
研究生课程教学是研究生教育的重要组成部分,是一个非常重要的系统工程,其质量高低直接影响研究生创新能力的培养。以往的研究生课堂教学以传授性方式为主,老师作为中心,学生是被动的听众,培养的人才大多缺乏想象力和创新能力,与21世纪国际竞争对创新人才的需求背道而驰[3]。本文笔者以医学专业研究生为研究对象,对分子生物学课程进行改革,教学方式由原来单纯的讲授式教学向综合应用各种教学方式转变。将PBL和专题讲座等启发性教学方式渗透进传统教学模式中,努力实现以学生为中心,教师在整个教学过程中只是组织、指导和促进者的转变。在理论教学中注重增加学术前沿内容,开拓学生视野,培养学生科研兴趣和创新思维。教改的调查结果显示新型教学模式获得了良好的教学效果,不仅帮助了学生更好地掌握理论知识从而提高考试成绩,最重要的是调动学生学习积极性、主动性,学会科学研究方法、培养科学创新能力,这对于培养新时期同时从事教学、科研、医疗的高级医学人才具有重要意义。
参考文献:
[1]马彬,杨克虎,田金徽,等.改革培养模式,造就创新人才――研究生循证医学教学改革实践[J].中国循证医学杂志,2009,9(4):481-483.
表观遗传学研究内容范文6
人类辅助生殖技术(ART)发展十分迅速,我国绝大多数省市都已开展此项技术,出生的婴儿数量也有逐年增长的趋势。相应的,“试管婴儿”的安全性问题也受到了高度关注,Willem Ombelet[1]分析了通过药物促排卵或促排卵后人工授精出生的12 021个单胎和3 108个双胎,发生早产及低出生体重比例明显高于自然怀孕,双胎的新生儿死亡、呼吸窘迫综合征的发生率显著高于自然怀孕,故认为药物促排卵明显增加了婴儿异常的风险,而常规体外受精(IVF)、卵胞浆内单显微注射(ICSI)技术都需要药物促排卵,同样存在相应的风险。收集2000-2007年451例通过辅助生殖技术出生的婴儿资料,对出生体重、分娩情况及出生缺陷的情况做初步分析。
1 资料和方法
1.1 资料
通过辅助生殖技术出生的451名婴儿的新生儿资料。
1.2 研究内容
新生儿出生体重构成比、多胎妊娠与出生体重的关系、出生缺陷类型及人数。
1.3 统计方法
样本率与总体率的比较用U检验分析。
2 结果
2.1 基本资料 IVF 242例,ICSI 157例,胚胎冷冻复苏技术(FET)52例。
2.2 出生体重
见表1。出生体重低于正常的婴儿占26.4%,显著高于我国低出生体重的发病率4.2%[2](u>2.58,P2.58,P
2.3 多胎与低出生体重
见表2。多胎发生率为32.0%,显著高于自然怀孕1.5%[3](U>2.58,P
2.4 出生缺陷
见表3。患儿出生后,简要追寻病史,21-三体及18-三体异常2例(孕14周产前检查)。
3 讨论
本组资料表明,通过ART出生的“试管婴儿”低出生体重的发病率显著高于自然怀孕,达26.4%,其主要原因在于辅助生殖技术发生多胎的比例较高(31.9%), 多胎妊娠中56.7%的婴儿出生体重低于正常。因此,严格控制胚胎移植数量对降低多胎率十分重要。表3 出生缺陷统计(略)注:(1)患儿母亲怀孕年龄>40岁,产前筛查异常;(2)产前筛查异常,家庭史无异常;(3)母亲双子宫畸形。
ART出生的单胎婴儿中,低出生体重的比例高达13.0%,明显高于自然怀孕。Keizer等[4]的研究认为,ART与新生儿低出生体重直接相关,与自然周期的IVF出生的单胎相比, IVF常规刺激周期后出生的单胎与胎儿的低出生体重相关,可能是由于父本的生长促进基因表达缺失,或是在父本等位基因中正常处于沉默状态的生长限制基因的异常活化。
“试管婴儿”出生缺陷问题已引起各国学者的重视,本组资料出生缺陷发病率为2.67%。我国每年约有20万~30万肉眼可见的先天畸形儿出生,加上出生后数月和数年才显现的缺陷,先天残疾儿童总数高达80万~120万,约占每年出生人口总数的4%~6%[5]。由于目前对于出生缺陷的分类和标准制定尚在不断的设计和完善之中,加之本组样本量较小,提供的资料还不能与国家的有关数据[5]相比较。值得注意的是,部分有缺陷的患儿其亲代有一定的遗传背景,母孕年龄>40岁是染色体异常的高危因素,产前筛查非常重要。由于“试管婴儿”来之不易,有的患者抱有侥幸心理,不进行产前筛查或羊水确诊,资料中2例染色体异常患儿均在产前筛查中出现异常,但父母拒绝羊水检查。因此,对于接受辅助生殖技术治疗的患者,要强化科学教育,加强产前检查。
ART出生的儿童大部分是健康的,与自然怀孕出生的儿童无明显差别,但亦需注意人类的发育过程对基因型和环境的改变有一定的缓冲能力,一旦这个缓冲崩溃,组织和器官将会发育异常。有学者认为,ART出生的儿童正常和异常的发育都可以用表观遗传学机制来解释,其中遗传印记是特别重要的一部分。在ART中激素治疗、细胞培养和ICSI中的操作都可能使印记受到损伤,卵母细胞的成熟和胚胎发育过程可能受到环境因素不同程度的影响,特别是超排卵和体外培养可能进一步提高了印记缺陷的危险,而印记的损伤可能影响胎盘形成、器官形成、胎儿生长[6],这些变化是否与出生缺陷和低出生体重有关,还有待更深入的研究。
参考文献
[1]Willem Ombelet, Guy Martens, Petra De Sutter, et al. Perinatal outcome of 12 021 singleton and 3108 twin births after nonIVFassisted reproduction: a cohort study[J].Human Reproduction ,2006(4):1025-1032.
[2]林良明,刘玉琳, 张新利,等.1998年中国低出生体重发生率的分布特点及影响因素[J].中国儿童保健杂志,2001(4):217-220.
[3]周玲,苏悦.血清中细胞因子检测与胎儿生长受限的相关研究[J].实用临床医药杂志,2007(9):72-74.
[4]Keizer M, Middelburg K, Vogel N, et al.Birth weight of singletons born after modified natural cycle IVF compared with singletons born after IVF with ovarian hyperstimulation [J]. Fertil Steril, 2004(suppl 2):S48.