將新冠肺炎“診防治”引入醫(yī)學(xué)免疫學(xué)課程教學(xué)的思考及在線教學(xué)實(shí)踐①

楊 玓 王書峰 許桂蓮 吳玉章 田 易

(陸軍軍醫(yī)大學(xué)全軍免疫學(xué)研究所,重慶 400038)

2020年初的新冠肺炎疫情，使得我們的社會(huì)和人民受到了前所未有的挑戰(zhàn)，在這場(chǎng)沒有硝煙的戰(zhàn)爭(zhēng)中，臨床醫(yī)生、科研工作者做出了巨大的犧牲與付出，醫(yī)學(xué)生是未來(lái)的醫(yī)生或者科研工作者，培養(yǎng)他們良好的理論聯(lián)系實(shí)際的能力已成為生物時(shí)代醫(yī)科大學(xué)教育的重中之重[1]。

醫(yī)學(xué)免疫學(xué)是一門聯(lián)系基礎(chǔ)、臨床的橋梁學(xué)科，歷史上天花的滅絕、脊髓灰質(zhì)炎以及乙型肝炎的有力控制都離不開免疫學(xué)家的貢獻(xiàn)，而且其學(xué)科發(fā)展迅速，知識(shí)與技術(shù)發(fā)展日新月異[2，3]。此次新冠肺炎的有效控制也與免疫學(xué)家的群策群力密不可分：診斷迅速的COVID-19檢測(cè)試劑盒、多管齊下的疫苗研制以及康復(fù)者血漿治療的設(shè)想都是免疫學(xué)的知識(shí)在抗擊新冠肺炎中的靈活應(yīng)用[4-6]。醫(yī)學(xué)免疫學(xué)課程的教學(xué)目的正是為了回歸應(yīng)用，然而，以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)和效果反饋，學(xué)生在學(xué)習(xí)該門課程的“免疫學(xué)應(yīng)用”章節(jié)時(shí)，經(jīng)常感到錯(cuò)綜復(fù)雜又“學(xué)用脫節(jié)”，教師在講授時(shí)也常常感到竭盡所能但卻事倍功半。因此，本課題組思考新冠肺炎與醫(yī)學(xué)免疫學(xué)課程教學(xué)內(nèi)容之間的關(guān)聯(lián)，挑選“免疫學(xué)應(yīng)用”章節(jié)進(jìn)行課程教學(xué)改革：引入新冠肺炎的免疫診斷、免疫預(yù)防和免疫防治現(xiàn)狀，穿插回顧免疫學(xué)基本概念、免疫應(yīng)答核心過(guò)程及免疫病理發(fā)生機(jī)制，同時(shí)對(duì)新冠肺炎的前沿進(jìn)展做一探討，其目的是增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的實(shí)用性和針對(duì)性，提高學(xué)生的應(yīng)用能力和轉(zhuǎn)化能力，使其能夠?qū)W以致用。

課程教學(xué)改革思路如下：以新冠肺炎診、防、治為切入點(diǎn)，在其中穿插基礎(chǔ)理論章節(jié)的內(nèi)容(抗原、免疫球蛋白、補(bǔ)體、MHC、細(xì)胞因子和CD分子、淋巴細(xì)胞、抗原呈遞細(xì)胞、T細(xì)胞免疫應(yīng)答、B細(xì)胞免疫應(yīng)答、免疫調(diào)節(jié)、天然免疫、超敏反應(yīng)、黏膜免疫等)，如新冠肺炎的免疫診斷可聯(lián)系抗原、抗體章節(jié)，講授免疫學(xué)的基本概念；新冠肺炎的免疫預(yù)防則以疫苗為例回溯新冠的免疫病理機(jī)制， 其中涉及免疫學(xué)的核心問(wèn)題即免疫應(yīng)答；免疫治療則將托珠單抗(Tocilizumab)治療、康復(fù)者血漿治療等應(yīng)用實(shí)例引入天然免疫、免疫調(diào)節(jié)等章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容(圖1)，將2學(xué)時(shí)的“免疫學(xué)應(yīng)用”課程拓展為9學(xué)時(shí)的專題講座，具體實(shí)施方案如下：

1 新冠肺炎的免疫診斷與教材章節(jié)內(nèi)容的結(jié)合(3學(xué)時(shí))

①目前新冠肺炎的免疫診斷方法主要為ELISA法或膠體金法，首先講解其檢測(cè)原理，由此引出抗原抗體的基本概念、結(jié)構(gòu)、生物學(xué)功能及抗原抗體結(jié)合特性；②其次介紹新冠肺炎免疫診斷的研究現(xiàn)狀，目前快速的診斷方法有SARS-CoV-2抗原或抗體檢測(cè)法[4]，抗原檢測(cè)位點(diǎn)常選擇SARS-CoV-2的N蛋白，其依據(jù)是該蛋白具有強(qiáng)的免疫原性，且通常采用雙抗體夾心法，通過(guò)使用兩種抗原特異性抗體去識(shí)別和結(jié)合一個(gè)待檢抗原的不同表位，可以大大降低交叉反應(yīng)的幾率；而抗體檢測(cè)的是血清中是否存在與SARS-CoV-2特異結(jié)合的抗體，如果有交叉反應(yīng)存在，則會(huì)出現(xiàn)假陽(yáng)性的可能[7]。在此強(qiáng)調(diào)抗原抗體結(jié)合的特異性，同時(shí)回顧免疫原性、免疫反應(yīng)性、交叉反應(yīng)等概念以及免疫球蛋白各類別的生物學(xué)功能如IgE與超敏，IgA與黏膜免疫等內(nèi)容；③再次拓展一些新冠免疫學(xué)檢測(cè)中常出現(xiàn)但是教材又沒有提及的概念比如“窗口期”，進(jìn)而聯(lián)系之前提及的抗原抗

圖1 新冠肺炎的免疫診、防、治與醫(yī)學(xué)免疫學(xué)教學(xué)內(nèi)容的關(guān)聯(lián)Fig.1 Immunodiagnosis,immunoprophylaxis and immunotherapy of COVID-19 and its relevance to teaching contents of medical immunology

體檢測(cè)的優(yōu)劣勢(shì)比較，強(qiáng)調(diào)“窗口期”是無(wú)法獲得SARS-CoV-2血清特異性抗體檢測(cè)的陽(yáng)性結(jié)果，而抗原檢測(cè)則不受其限制。同時(shí)回顧初次免疫應(yīng)答及再次免疫的特征，IgM與IgG檢測(cè)時(shí)相點(diǎn)的不同。此外，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步思考：檢測(cè)SARS-CoV-2的雙抗體是如何選擇，而檢測(cè)SARS-CoV-2的血清特異性抗體為陽(yáng)性是否代表機(jī)體獲得了保護(hù)性免疫？由此引入下一環(huán)節(jié)的專題講座。

2 新冠肺炎的免疫預(yù)防與教材章節(jié)內(nèi)容的結(jié)合(3學(xué)時(shí))

該環(huán)節(jié)著重結(jié)合新冠疫苗的原理講授免疫學(xué)的核心問(wèn)題——免疫應(yīng)答。免疫預(yù)防分為被動(dòng)預(yù)防和主動(dòng)預(yù)防(后者即疫苗)。免疫被動(dòng)預(yù)防，是指被動(dòng)輸入抗血清即抗體，將在新冠肺炎的免疫治療環(huán)節(jié)講授；而主動(dòng)預(yù)防，則是在理解新冠肺炎的免疫病理機(jī)制的基礎(chǔ)上進(jìn)行疫苗的設(shè)計(jì)、開發(fā)與應(yīng)用。①首先介紹目前在研的五大類新冠疫苗的研究現(xiàn)狀，包括滅活疫苗、腺病毒載體疫苗、重組蛋白疫苗、減毒流感病毒載體疫苗、核酸疫苗等[5]，截至投稿前，腺病毒載體重組新冠疫苗在單次接種28 d后，99.5%的受試者產(chǎn)生了特異性抗體，89.0%的受試者產(chǎn)生了特異性細(xì)胞免疫反應(yīng)，有望為人體對(duì)抗新冠病毒感染提供“雙重保護(hù)反應(yīng)”[8]；②其次結(jié)合最新的研究報(bào)道[7,9]，講解SARS-CoV-2感染機(jī)體后的免疫學(xué)反應(yīng)特征，例如COVID-19的重癥患者T淋巴細(xì)胞的明顯減少、Th1反應(yīng)降低、抗體保護(hù)效應(yīng)不足以及細(xì)胞因子風(fēng)暴等特點(diǎn)，由此聯(lián)系免疫器官、抗原提呈、適應(yīng)性免疫應(yīng)答等章節(jié)內(nèi)容，重點(diǎn)回顧細(xì)胞免疫、體液免疫的各淋巴細(xì)胞亞群的功能及活化極化過(guò)程；③再次拓展ADE概念,即抗體依賴的疾病增強(qiáng)(antibody-dependent enhancement,ADE)效應(yīng)[10]，有別于教材所講的抗體中和效應(yīng)、ADCC效應(yīng)和調(diào)理效應(yīng)，SARS-CoV-2可以通過(guò)抗體的介導(dǎo)結(jié)合單核巨噬細(xì)胞的Fc受體從而促進(jìn)該病毒對(duì)宿主細(xì)胞的入侵，因此在疫苗設(shè)計(jì)時(shí)尤其需要警惕該效應(yīng)的發(fā)生，由此引導(dǎo)學(xué)生思考， ADE效應(yīng)的抗體是針對(duì)SARS-CoV-2的哪段表位產(chǎn)生的，是否有交叉反應(yīng)在其中？該效應(yīng)是否與中和性抗體的滴度、親和力不足有關(guān)聯(lián)？如何從疫苗設(shè)計(jì)的靶點(diǎn)選擇上排除ADE效應(yīng)從而使機(jī)體獲得保護(hù)性免疫？保護(hù)性免疫是激發(fā)Th1，Th2、誘導(dǎo)IgG抑或是IgA的產(chǎn)生？如上問(wèn)題能夠使學(xué)生切實(shí)體會(huì)免疫學(xué)在新冠免疫預(yù)防中的實(shí)用性和重要性，由此激發(fā)學(xué)生興趣和學(xué)習(xí)熱情，達(dá)到“溫故而知新”的教學(xué)目的。

3 新冠肺炎的免疫治療與教材章節(jié)內(nèi)容的結(jié)合(3學(xué)時(shí))

該環(huán)節(jié)結(jié)合新冠肺炎的免疫療法拓展講授。①首先，細(xì)胞因子風(fēng)暴在COVID-19病例中屢有報(bào)道[11]，其機(jī)制為單核吞噬系統(tǒng)活化后分泌大量促炎因子IL-6，繼而導(dǎo)致炎癥風(fēng)暴的產(chǎn)生，因而抗IL-6托珠單抗的應(yīng)用明顯緩解了COVID-19的炎癥進(jìn)程，借助這一實(shí)例引出天然免疫、補(bǔ)體、細(xì)胞因子章節(jié)等相關(guān)教學(xué)內(nèi)容。此外，COVID-19患者中血管內(nèi)皮細(xì)胞也產(chǎn)生大量IL-6，可招募大量炎癥細(xì)胞，因而肺臟免疫病理顯示彌漫性肺泡損傷，且常伴有小動(dòng)脈血管中血小板-纖維蛋白血栓[12]，這一線索又可與非經(jīng)典抗原呈遞細(xì)胞的內(nèi)容相呼應(yīng)，拓展抗原呈遞的概念；②分離SARS-CoV-2的中和性單抗是被動(dòng)免疫治療的關(guān)鍵所在，我校葉麗林教授團(tuán)隊(duì)從新冠康復(fù)患者血中分離到的一群記憶B細(xì)胞，該B細(xì)胞克隆能夠產(chǎn)生特異結(jié)合SARS-CoV-2的S蛋白的中和抗體[13]，由此再次回顧表位識(shí)別、抗體類別轉(zhuǎn)換等知識(shí)點(diǎn)，并從應(yīng)用角度對(duì)SARS-CoV-2的中和性抗體的分離和鑒定做一拓展，如從SARS-CoV感染患者的永生化記憶B細(xì)胞中產(chǎn)生的單克隆抗體中篩選、用SARS-CoV-2的重組蛋白免疫人源化小鼠后篩選鑒定以及從新冠肺炎患者PBMCs分離單個(gè)記憶B細(xì)胞繼而通過(guò)分子克隆擴(kuò)增抗體輕重鏈的可變區(qū)等方法[14-16]；③康復(fù)者血漿治療在新冠肺炎爆發(fā)的初期就被用于臨床治療，后發(fā)現(xiàn)因?yàn)檠獫{中抗體種類繁雜，不可避免發(fā)生ADE，而為血液凈化治療方案替代，該治療通過(guò)清除血漿內(nèi)炎癥因子，阻斷“細(xì)胞因子風(fēng)暴”，從而減輕炎癥反應(yīng)對(duì)機(jī)體的損傷，可用于重型、危重型患者細(xì)胞因子風(fēng)暴早中期的救治，由此引發(fā)學(xué)生思考，為何SARS-CoV-2引起重癥細(xì)胞因子風(fēng)暴?與天然免疫、適應(yīng)性免疫應(yīng)答的反應(yīng)強(qiáng)度及反應(yīng)時(shí)間有何關(guān)聯(lián)？是否機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)失常？是否天然免疫過(guò)強(qiáng)導(dǎo)致“敵我不分，一損俱損”？由此，引導(dǎo)學(xué)生查閱文獻(xiàn)，對(duì)新冠的免疫學(xué)發(fā)病機(jī)制、免疫調(diào)節(jié)失常做以深入探討。

4 新冠肺炎的“診防治”與醫(yī)學(xué)免疫學(xué)結(jié)合在線教學(xué)的思考實(shí)踐

我校免疫學(xué)教研室在新冠疫情期間利用釘釘直播進(jìn)行了醫(yī)學(xué)免疫學(xué)網(wǎng)絡(luò)授課，結(jié)合新冠疫情的進(jìn)展實(shí)施了線上教學(xué)，我們思考是：①由于新冠疫情成為公眾關(guān)注的焦點(diǎn)，課前預(yù)習(xí)擁有了極大的便利。各大新聞媒體對(duì)疫情數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)報(bào)道、微信、微博等新媒體推出的SARS-CoV-2的病原學(xué)、免疫學(xué)相關(guān)知識(shí)的科普宣傳，以及生物預(yù)印本(bioRxiv)、醫(yī)學(xué)預(yù)印本(medRxiv)網(wǎng)站對(duì)新冠肺炎的最新研究報(bào)道，使身處疫情中每個(gè)人包括學(xué)生都可以隨時(shí)隨地獲取到新冠肺炎的相關(guān)信息，教師可以充分利用形式豐富而生動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)資源，在課前為學(xué)生有選擇的推送入群并布置討論話題；而學(xué)生們也是身處防疫中的一員，勢(shì)必會(huì)積極參與課前預(yù)習(xí)并進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃伎迹虎诰€上教學(xué)的課中環(huán)節(jié)，尤其需要注意在線互動(dòng)，否則無(wú)法達(dá)到良好的教學(xué)效果。我們從拋出問(wèn)題(新冠肺炎“診防治”具體案例)、講解問(wèn)題(新冠肺炎案例中涉及的免疫學(xué)機(jī)理)、引申問(wèn)題(對(duì)免疫學(xué)機(jī)理的深入討論及實(shí)踐應(yīng)用的拓展)等環(huán)節(jié)進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，擬利用智慧教學(xué)工具“雨課堂”、“課堂派”等設(shè)立討論、練習(xí)、搶答、小測(cè)試等互動(dòng)環(huán)節(jié)[17]，以及釘釘群中上麥和討論區(qū)發(fā)言等手段調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和參與度，增加學(xué)生線上教學(xué)中的存在感；③線上教學(xué)的課后環(huán)節(jié)，利用“雨課堂”等線上互動(dòng)工具及時(shí)布置作業(yè)鞏固，其作業(yè)形式可以為公開課、慕課等視頻以及最新的文獻(xiàn)報(bào)道，讓學(xué)生對(duì)本次教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行回顧溫習(xí)，并建立討論群對(duì)新冠肺炎免疫學(xué)的“診防治”進(jìn)行文獻(xiàn)討論，且教師端可以動(dòng)態(tài)掌握學(xué)生的完成情況，并督促學(xué)生及時(shí)完成課后復(fù)習(xí)，課后作業(yè)的完成情況可以適當(dāng)比例計(jì)入期末考試成績(jī)。

綜上，以新冠肺炎的免疫診、防、治為切入點(diǎn)，串聯(lián)免疫學(xué)基本概念、核心過(guò)程并進(jìn)行拓展及討論，同時(shí)結(jié)合線上教學(xué)，線上互動(dòng)工具的應(yīng)用，使我們的理論課程具有鮮明的實(shí)用性和生動(dòng)性，切實(shí)做到理論聯(lián)系實(shí)際，基礎(chǔ)回歸于應(yīng)用。

該課程的意義在于將免疫學(xué)基本概念、免疫應(yīng)答基本過(guò)程融入新冠肺炎的診、防、治專題講座中，看似凸顯了感染免疫的重要地位，實(shí)際是對(duì)免疫核心問(wèn)題的深入探討和講解；學(xué)生對(duì)免疫學(xué)機(jī)理的深入掌握和靈活應(yīng)用可以促使他們對(duì)教材“自身免疫病、免疫缺陷病、移植免疫、腫瘤免疫”等章節(jié)進(jìn)行自學(xué)，同時(shí)開設(shè)相應(yīng)的專題講座；此外，講授中要注意客觀性和實(shí)時(shí)追蹤，目前關(guān)于SARS-CoV-2的某些報(bào)道因受臨床病例數(shù)目和實(shí)驗(yàn)手段的限制可能尚存爭(zhēng)論，借此拋出問(wèn)題，給學(xué)生留下思考空間。

這一場(chǎng)來(lái)勢(shì)洶洶的新冠肺炎是危機(jī)也是契機(jī)，我們作為基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)課程的教師，應(yīng)該積極認(rèn)識(shí)新冠肺炎與免疫學(xué)的密切聯(lián)系，充分利用新冠案例促進(jìn)醫(yī)學(xué)免疫學(xué)的課程改革，既重視教材傳統(tǒng)內(nèi)容的教授，又兼顧課程與臨床應(yīng)用的聯(lián)系，同時(shí)結(jié)合疫情中科研工作者和臨床醫(yī)師的無(wú)私奉獻(xiàn)的感人故事，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感和使命感，實(shí)現(xiàn)全方位育人。