生物信息学理念在妇科肿瘤学研究生教育中的实践及影响

生物信息学理念在妇科肿瘤学研究生教育中的实践及影响[内容摘要]传统的妇科肿瘤学研究生教育看重的是单一学科的知识教授，教育理念陈腐，教学内容冗杂，教授方法老套，难以培养出符合现代医学要求的具有穿插学科思维的创新型研究生。生物信息学不仅仅仅是一门穿插学科，更是一种思维方式和教育理念的具体表现出。在妇科肿瘤学研究生教育中引入生物信息学知识和理念，不仅对传统医学教育形式产生冲击，还能培养研究生从多角度考虑问题的能力，进而产生独特的研究方法和构成创新性思维，更能培养研究生从不同的专业角度发现问题、分析问题和解决问题的能力。[本文关键词语]妇科肿瘤学；研究生教育；生物信息学；穿插学科；现代医学[中图分类号]G642[文献标识码]A[文章编号]1673-7210〔2020〕09〔a〕-0069-04傳统的妇科肿瘤学研究生教育看重的是单一学科的知识教授，忽略了学科之间的穿插影响，教育理念陈腐，教学内容冗杂，教授方法老套，学生们在接收和学习知识的经过中往往处于被动的位置，难以突破传统思维的桎梏，这点显然不符合现代医学复合型人才的教育要求。妇科肿瘤学是大数据背景下知识更新迅速的学科之一，迫切需要全新的研究生教育理念进行知识的教授。生物信息学理念恰好为这一经过搭建桥梁。生物信息学是2090年代逐步兴起的一门穿插学科，它以生物作为重要研究对象，借助计算机技术、信息科学技术、分子生物学技术和应用数学等手段，对大量复杂的生物数据进行处理、存储、分析和论述，旨在深切进入发掘和揭示潜在的生物学意义。随着精准医疗时代的到来，生物信息学的作用日益凸显，它已经浸透到生命科学研究领域的各个方面，并成为了最有活力的前沿领域之一[1]。当下，国内不少高等医学院校陆续开设生物信息学这门课程。对于医学研究生而言，生物信息学不仅仅仅是一门课程，它还教会了学生从海量生物数据中发掘有意义的生物信息，因而，从某种意义而言，它更是一种思维方式的具体表现出。广西医科大学附属肿瘤医院〔下面简称“我院〞〕妇科从1985年开始招收研究生，在学校开设生物信息学课程之初，即看重研究生生物信息学思维的培养，而且使他们学会将这种思维方式更好地应用于妇科肿瘤学研究领域，为社会输送一批又一批具有生物信息学理念的现代医师。1将生物信息学核心理念应用于妇科肿瘤学研究生的教学理论生物信息学的核心理念是海量数据的管理和发掘，重视学生自立学习能力的培养，而自立学习是一种新型教学理念，同时也是高等院校教学改革的重要方向之一[2]。生物信息学除了能教会学生使用大量的相关数据库和在线分析工具进行科学研究以外，还能教会他们把握自动学习的方法和途径，学会利用现有的数据库和在线分析工具进行深度发掘，旨在帮助他们解决临床理论经过针对疑难病症的诊疗问题，最终效劳患者[3]。在妇科肿瘤学研究生教学理论中引入生物信息学理念有如下几个方面的详细表现：1.1建立生物信息学的概念和意识在妇科肿瘤学领域培养出具有生物信息学知识背景的研究生，这种跨学科创新型研究生培养形式，突破了传统的单一学科研究生培养形式的桎梏，顺应了新时期研究生教育的发展潮水。在日常研究生培养中，我院侧重帮助学生建立起生物信息学的意识和思维方式。首先，在课程设置方面，我院发动妇科肿瘤学研究生自发将生物信息学这门课程列为其研究生生涯的必修课程。通过课程的学习，学生将意识到，生物信息学是一门由生命科学和计算机科学穿插构成的新兴学科，先后经历了前基因组时代、基因组时代和后基因组时代三个阶段，涵盖了生物信息的获取、处理、存储、传播、分析和论述等方面[4]。其次，我院定期组织学生进行小组学习，通过线上线下混合式教学手段引导学生对生物信息学的深度学习。同时，我院也看重妇科肿瘤学老师本身的生物信息学通识教育，不定期邀请生物信息学教研室老师答疑解惑。最后，我院引导学生将生物信息学知识应用到研究生课题研究中，进一步加深学生对生物信息学和妇科肿瘤学知识的理解。1.2学会使用生物医学数据库和在线分析工具生物信息学发展至今，产生很多生物医学数据库和在线分析工具，如基因表达〔geneexpressionomnibus，GEO〕数据库、蛋白质互相作用数据库、微小RNA〔microRNAs，miRNA〕靶标数据库、癌症基因组图谱〔thecancergenomeatlas，TCGA〕数据库和用于注释、可视化和集成发现〔thedatabaseforannotation，visualizationandintegrateddiscovery，DAVID〕的数据库等常用数据库和GEO2R在线工具、GeneMANIA在线工具和医学本体信息检索〔CoremineMedical〕平台等常用在线分析平台[5]。对于妇科肿瘤学研究生而言，无论是专业型研究生还是学术型研究生，把握生物信息学知识并不在于怎样进行复杂算法的开发、原始数据的处理或数据库的构建，而是怎样使用这些数据库和在线工具进行数据发掘和分析，并用于指点科学研究和临床理论。在妇科肿瘤学研究生教学理论中，我院侧重强调“以理论为中心〞。比方，Wei等[6]在其研究生课题中巧妙应用了GEO数据库中的3个独立基因芯片数据〔GSE25191、GSE28799和GSE33874〕，进行基因差别表达分析和基因通路富集分析，并通过实时定量聚合酶链反应和TCGA数据库验证，发现整合素α6亚单位〔integrinα6subunit，ITGA6〕是卵巢癌肿瘤干细胞核心基因，该基因的高表达与卵巢癌化疗的耐药和预后差亲密相关。研究生唯有亲身理论，将理论知识融入理论中，才有可能纯熟把握这些生物医学数据库和在线分析软件的使用方法和数理基础。1.3将数据发掘理念融入科学研究和临床理论中在生物医学大数据时代背景下，生物医学研究正发生侧重大变更，从基因组学、蛋白质组学、代谢组学、转录组学和表观遗传学等多学科研究到基于海量临床信息数据的真实研究，它们所产生的大量高维复杂的研究数据相互交汇，共同构成生物医学大数据[7]。对研究生而言，怎样将多条理临床和研究数据进行深度发掘和有机整合，进而转化为新知识，既是机遇，又是挑战。在妇科肿瘤学研究生教育中，我院将数据发掘理念浸透到各个教学环节中，旨在让研究生把握自动学习的方法和途径，培养其创新思维，为今后的科学研究和临床理论打下扎实的基础。在科学研究方面，尤其是在课题选题和设计阶段，组织学生利用互联网查找学科领域的前沿问题或热门问题，对自己感兴趣的方向各自提出一个详细的科学假设。然后通过查找文献和充足利用数据库进行深切进入的数据发掘，构建生物信息学分析网络来回答详细科学问题。最后，组织学生进行分子实验或利用临床资料来验证科学假设。在临床理论方面，引导学生将临床上碰到的問题转化成详细的科学问题，然后应用简单的临床生物信息学方法对详细的科学问题进行浅条理的数据发掘，进而充足地为后续临床研究做好预备。这种将数据发掘理念融入科学研究和临床理论的教学方法，充足锻炼了研究生的科研和临床思维。比方，吴文娟等[8]进行卵巢上皮性癌铂类耐药相关差别表达蛋白质挑选时，结合了生物信息学方法分析，挑选出62个铂类耐药相关的差别表达蛋白质，然后通过正选择分析时发现，蛋白C6、CNTN1在亚洲人群中均存在正选择作用〔P0.05〕，而蛋白BCHE在欧洲人群中存在正选择作用〔P0.05〕，基于CoremineMedical平台的文献发掘及TCGA数据库中的芯片数据交集分析进一步印证，12个差别蛋白〔CRP、FN1、S100A9、TF、ALB、VWF、APOC2、APOE、CD44、F2、GPX3和ACTB〕与卵巢癌铂类耐药相关。Wei等[9]在讨论卵巢癌多药耐药的分子研究中，充足利用CoremineMedical平台进行文献数据发掘，并结合分子生物学实验发现，ITGA6可能在卵巢癌细胞中起到调节基因的作用，参与卵巢癌的多药耐药经过。蒋燕明等[10]在回答与宫颈上皮内瘤变进展相关的差别基因和信号通路这一问题上，通过对GEO数据库中获得的2套芯片数据〔GSE63514和GSE51993〕进行深切进入发掘和综合的生物信息学分析，挑选出与宫颈上皮内瘤变进展相关的14个差别表达基因和3条信号通路。2生物信息学理念对妇科肿瘤学研究生教育的影响传统医学与互联网、大数据、人工智能等技术的深度融合催生了新医科这一全新的现代医学形态[11]，它借助了计算机科学和人工智能的爆发式发展，本质上也是多学科穿插融合的产品。这种顺应时代发展的产品，颠覆了传统医学形式，深深地影响了医学教育领域。在新医科背景下，高等医学教育更应该重视教育理念和培养形式的改革，知足“健康中国〞的战略需求，培养出能够运用学科穿插知识来解决医学领域前沿问题并引领将来医学发展的高条理医学领才[11]。研究生教育是我们国家教育体系中最高条理的教育，以培养拔尖创新人才作为重要任务和核心内容，建立以教学为基础、以科研为主导、临床和科研相结合的研究生培养形式，这是培养拔尖创新人才的根本方法[12]。在妇科肿瘤学研究生教育中引入生物信息学理念，恰好符合了新医科背景下研究生拔尖创新人才培养形式，将对妇科肿瘤学研究生教育改革产生深远影响。2.1对传统医学教育形式的冲击传统医学教育形式看重学科教育的系统性，强调以学科为中心，忽视了学科间知识的浸透和沟通，显然不符合现代医学教育的目标[13]。在传统医学教育形式下，学科的课程体系教学还是那样采取灌输理念，这种填鸭式的知识教授经过容易磨灭学生自动探寻求索知识的求知欲。在大数据时代，高等教育改革重点围绕学生创新能力的培养展开，并积极引入现代化教育理念，强调以学生为中心、以理论为主进行教学内容的更新[14-15]。近期十年，在〔教育信息化“十三五〞规划〕和〔教育信息化十年发展规划〔2011-2020年〕〕等文件的引领下，国内教育信息化得到了迅猛的发展，包含大数据、云计算和人工智能等现代化已经进入现代教育系统，在这一历史背景下，国家相继出台〔中国教育现代化2035〕和〔教育信息化2.0行动计划〕等政策文件，为我们国家教育道路指明了方向[16]。作为一门穿插学科，生物信息学知识和理念早已浸透到各个医学学科领域，并衍生出多个分支学科。临床生物信息学是其中一个分支学科，也是一座搭建在基础研究和临床诊疗之间的桥梁，更是解决临床肿瘤相关诊治因素的新手段。因而，在精准医学时代，很有需要引入肿瘤生物信息学特异性研究方法或全新高级的研究工具，来回答与肿瘤相关的关键问题[17]，对于肿瘤学的研究生教育亦是如此。妇科肿瘤学研究生教育不该该局限于讲授单一学科的知识、基础研究和临床理论，引入生物信息学理念，不仅对传统医学教育形式产生冲击，还能培养研究生从多角度考虑问题的能力，进而产生独特的研究方法和构成创新性思维，更能培养研究生从不同的专业角度发现问题、分析问题和解决问题的能力[18]。2.2提升老师教学理论素养和教学反思自发性在教学医院，临床医师不只要从事临床诊疗工作，还要承当科研工作和教学任务。他们的日常临床工作繁重枯燥，科研方法往往单调乏味，教学理念陈腐乏新。医学老师作为医学教育的理论者，只要在先进教育理念的引领下，才有可能真正做到以学生为中心，使学生受益，进而提升人才培养的质量[19]。因而，医学老师应该以愈加开阔的视野自动投入到各类前沿的教学改革与研究中，看重有助于医学生自立学习的教学手段开发和应用。临床医师学习先进的生物信息学知识和理念，并将之应用于临床和教学理论中，有助于他们对理论中出现的难以解决的医学问题进行合理解释，同时知足现代医学研究和教育的发展需求，为提升本身教学理论素养和教学反思的自发性提供了新途径。2.3拓宽研究生知识的深度和广度妇科肿瘤学是一门特殊的学科，不同于传统意义的妇产科学，从某种水平上来说，也是一门妇产科学和肿瘤学的穿插学科，因此，更合适采取生物信息学教育理念。妇科肿瘤学重要研究女性生殖系统肿瘤，当前积累了大量基础研究和临床研究数据，同时也产生了很多学科前沿问题。研究生在基础理论知识学习的同时，眼界不该仅限于病房的临床理论，更应该放眼于学科研究前沿技术的发展，敢于批判反思，大胆假设和小心求证，而且提出临床新观念[11]。生物信息学恰好为研究生自立学习搭建了这样一座桥梁。我院妇科教研室非常看重研究生科研创新思维的培养，并充足利用生物信息学效劳性和多样性的特点，将生物信息学与妇科肿瘤学进行知识的深度融合。妇科肿瘤学研究生在进行跨学科生物信息学知识和技能培训的同时，有望避免学科知识构造单一的缺点，还能打破学科专业之间的界线，进而拓宽知识的深度和广度。3结束语在妇科肿瘤学研究生教育中引入生物信息学的思维方式，本质上是一种教育理念的创新。印发的〔中国教育现代化2035〕文件十分指出：在高校建设国际一流的国家科技创新基地，全面提升高校原始创新能力，加强应用基础研究，探寻求索构建产学研用深度融合协同创新联盟[20]。我院妇