干細胞是指機體內(nèi)具有自我更新能力和特定分化潛能的細胞[1]。干細胞研究是當今生命科學領(lǐng)域的研究前沿和熱點。在基礎(chǔ)研究的角度，對干細胞的深入認識有助于幫助我們理解個體和器官發(fā)育、組織穩(wěn)態(tài)維持和損傷后修復以及再生的細胞生物學基礎(chǔ)；同時，由于干細胞具有較強的自我更新能力和分化為成熟的功能性細胞的潛能，干細胞在細胞治療、組織工程等應(yīng)用領(lǐng)域也具有誘人的應(yīng)用前景。因此，干細胞生物學將會成為醫(yī)學細胞生物學教學的新前沿[2]，進而認為有必要為醫(yī)學院校的研究生開設(shè)干細胞生物學的課程。開設(shè)該課程的核心目的是幫助研究生了解干細胞研究領(lǐng)域的概況、干細胞對現(xiàn)代生命科學的影響以及干細胞的應(yīng)用前景等。本論文將對干細胞生物學的課程設(shè)計和實踐體會進行報告。

1 干細胞生物學的教學內(nèi)容設(shè)計

在教學內(nèi)容設(shè)計上，將干細胞生物學分為五大知識模塊。這些模塊分別為：干細胞總論、多能干細胞生物學、細胞重編程、成體干細胞以及干細胞和再生醫(yī)學。

在干細胞總論部分，重點介紹干細胞的概念、干細胞的研究歷史、干細胞的類型和分化潛能、以及干細胞的一些共同特征（如細胞的增殖和代謝特性）及其生物學意義。在此部分，對課程設(shè)計的重點著眼于相關(guān)概念的引入。除了干細胞的概念外，自我更新（self-renewal），全能型（totipotency），多能型（pluripotency），專能性（multipotency），重編程（reprograming）等都是要求學生必須掌握的重要概念。該部分安排兩個學時的教學。

第2個知識模塊為多能干細胞生物學。多能干細胞指的是能夠分化為機體任何一種細胞類型的干細胞，但是該細胞不具備分化為完整個體的能力[3]。多能干細胞研究是干細胞研究領(lǐng)域熱點中的熱點。根據(jù)文獻統(tǒng)計，大約有80%的干細胞研究者在從事多能干細胞相關(guān)的研究。對該知識模塊，首先從歷史的縱深上對多能干細胞的研究脈絡(luò)和標志性事件進行介紹，如上世紀七十年代開始的畸胎瘤研究，八十年代開始的小鼠胚胎干細胞研究以及九十年代末快速發(fā)展的人多能干細胞研究[4]。在此基礎(chǔ)上，對多能干細胞的來源、基本特性、鑒定手段及其生物學（如自我更新和分化的調(diào)控）等內(nèi)容做系統(tǒng)的介紹。該部分共安排6個學時的教學。

第3個知識模塊為細胞重編程（cell reprogramming）。細胞重編程是指通過實驗技術(shù)手段將終末分化細胞的分化進程進行逆轉(zhuǎn)，從實現(xiàn)細胞類型的轉(zhuǎn)變。由于細胞重編程能夠?qū)⒓毎孓D(zhuǎn)成為具有自我更新和分化能力的干細胞，因此，細胞重編程技術(shù)在再生醫(yī)學、疾病的個性化治療以及藥物篩選過程中具有廣闊的應(yīng)用前景，也是當前生命科學研究的熱點之一[5]。對于該知識模塊，我們同樣首先從歷史的縱深上對細胞的分化潛能的認識過程進行介紹。如John Gordon等利用蛙類和魚類體細胞做核移植的開創(chuàng)性工作、哺乳動物的核移植、多能干細胞與體細胞融合介導的重編程、日本科學家通過過表達多能干細胞的轉(zhuǎn)錄因子誘導細胞重編程等。該部分共安排四個學時的教學。

第4個知識模塊為成體干細胞（adult stem cells）。成體干細胞是指存在于個體各種組織或器官中的多潛能干細胞，成體干細胞在特定環(huán)境下可分裂產(chǎn)生新的干細胞，也可分化形成成熟的功能性細胞，成體干細胞在組織器官的發(fā)育、穩(wěn)態(tài)維持、損傷修復等過程中起著重要的作用[6]。對于該模塊的講解，我們?nèi)匀粡某审w干細胞的發(fā)現(xiàn)過程開始介紹，如成體干細胞的研究始于20世紀60年代對造血干細胞（hematopoietic stem cells，HSC）的研究[7]，再介紹皮膚、神經(jīng)、肌肉、肝臟、小腸等組織中成體干細胞的發(fā)現(xiàn)過程。隨后通過與多能干細胞的比較，講解不同組織來源的成體干細胞與多能干細胞在活化、增殖、分化、代謝等特性上存在的共性與差異，最后再分別講解皮膚、神經(jīng)、肌肉、小腸、肝臟、毛囊等組織干細胞的獨有特性。該部分共安排6個學時的教學。

本課程設(shè)計的最后一個知識模塊是干細胞的應(yīng)用環(huán)節(jié)：細胞治療和再生醫(yī)學。在該部分，主要通過對一些成功案例的介紹向?qū)W生展示干細胞在再生醫(yī)學中的重要應(yīng)用前景。例如，利用人多能干細胞來源的視網(wǎng)膜色素上皮細胞移植治療老年性黃斑變性[8]；利用間充質(zhì)干細胞移植治療移植物抗宿主反應(yīng)[9]；利用多能干細胞或者神經(jīng)干細胞來源的多巴胺神經(jīng)元移植治療帕金森氏病等等[10-11]。同時在該部分的教學中，也強調(diào)干細胞應(yīng)用需要遵循的規(guī)范、所面臨的障礙以及所涉及的倫理學爭議。解決這些問題一方面需要基礎(chǔ)研究的進步，此外也需要社會的共識和法律的保障。該部分共安排4個學時的教學。

2 干細胞生物學的教學方法設(shè)計

在課程實施過程中，主要采用了課堂講授和學生討論相結(jié)合的授課方式。涉及干細胞基礎(chǔ)生物學的知識由本教研室的教師承擔。同時，為了彰顯醫(yī)學特色，對于涉及干細胞應(yīng)用的知識點，如成體干細胞模塊中造血干細胞和神經(jīng)干細胞的內(nèi)容以及干細胞和再生醫(yī)學模塊，我們則聘請有臨床經(jīng)驗的專家進行授課。此外，干細胞研究是當今生命科學研究的前沿之一，許多問題尚存爭議，例如肝干細胞在肝臟損傷后再生中是否發(fā)揮作用、生理條件下是否存在細胞的轉(zhuǎn)分化、干細胞的倫理學困境是否限制了干細胞研究等問題。在教學實施過程中，這些缺乏共識的問題為我們設(shè)計開放式討論教學提供了很好的題材[12]，這種開放式的討論教學不僅能夠引導學生進行積極而獨立的思考，而且還能鍛煉學生的科學思維并提高學生自主學習的能力。

3 干細胞生物學課程的實踐體會

干細胞生物學課程主要針對碩士研究生開設(shè)。在教學實施過程中發(fā)現(xiàn)學生大多對干細胞的相關(guān)知識和研究概況缺乏深入的認識，但是普遍對該領(lǐng)域的研究充滿興趣，表現(xiàn)了良好的學習熱情。這都說明了為研究生開設(shè)該課程的必要性和重要性。但是，通過實踐我也發(fā)現(xiàn)了一些該課程有待改進的地方。其中最突出的問題是，學生普遍期望能為該課程設(shè)計配套的實驗教程，尤其是一些前沿實驗，如誘導體細胞重編程的實驗，人胚胎干細胞的培養(yǎng)和定向分化等。此外，一些臨床專業(yè)的研究生也希望能夠增加干細胞和再生醫(yī)學模塊內(nèi)容在教學中所占的比重。這都為我們在接下來的工作中進一步改進和完善干細胞生物學課程提出了要求。