近日，國(guó)內(nèi)首家將基因測(cè)序儀應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)的高校——南方科技大學(xué)，在期刊《高校生物學(xué)教學(xué)研究》上發(fā)表論文《利用高通量測(cè)序技術(shù)檢測(cè)若干常規(guī)遺傳特征的本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐》。
該論文展示了基于華大智造基因組學(xué)教育組合產(chǎn)品為學(xué)生開設(shè)的特色課程, 學(xué)生使用DNBSEQ E系列基因測(cè)序儀對(duì)唾液樣本進(jìn)行測(cè)序，并分析了25個(gè)SNP位點(diǎn)。通過該課程，學(xué)生不但理解了SNP基因型和表型的關(guān)系，還掌握了高通量測(cè)序技術(shù)及其應(yīng)用，同時(shí)課程貫穿了體驗(yàn)式倫理教育，增加了實(shí)驗(yàn)課堂的趣味性，有效激發(fā)了學(xué)生的科學(xué)好奇心。
高通量測(cè)序技術(shù)：揭開遺傳信息的神秘面紗
生命體遺傳信息的快速獲得對(duì)于生命科學(xué)的研究有著十分重要的意義。自1935年沃森和克里克建立DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)以來，整個(gè)測(cè)序技術(shù)經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的發(fā)展歷程。從1977年DNA測(cè)序技術(shù)（Sanger法），發(fā)展至今近五十年的時(shí)間，測(cè)序技術(shù)已取得了相當(dāng)大的發(fā)展。其中，高通量測(cè)序技術(shù)至今仍在全球測(cè)序市場(chǎng)上占據(jù)著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)位置。
高通量測(cè)序（High-throughput sequencing），是基于PCR和基因芯片發(fā)展而來的DNA測(cè)序技術(shù)。和過去的測(cè)序技術(shù)相比，高通量測(cè)序技術(shù)開創(chuàng)性地引入了可逆終止末端，從而實(shí)現(xiàn)邊合成邊測(cè)序，具有高通量、高速度、低成本的特點(diǎn)，單次運(yùn)行可產(chǎn)出百萬條以上的讀取序列，滿足對(duì)包含人類基因組在內(nèi)的不同物種基因組進(jìn)行測(cè)序的需求。
實(shí)驗(yàn)教學(xué)：理論與實(shí)踐的完美結(jié)合
隨著教改的深入開展，實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)逐漸傾向于學(xué)生能力的培養(yǎng)。該課程“尋找生命的邏輯”是由南方科技大學(xué)與華大集團(tuán)、猛犸教育聯(lián)合開展的教學(xué)探究。
課程以干濕實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式，使用華大智造基因組學(xué)教育組合產(chǎn)品，讓學(xué)生以唾液樣本為實(shí)驗(yàn)材料，完成從唾液核酸提取，靶向建庫(kù)，使用DNBSEQ E系列基因測(cè)序儀進(jìn)行檢測(cè)，到生信分析等全流程，并最終分析人的25個(gè)SNP位點(diǎn)的基因分型。
華大智造基因組學(xué)教育組合產(chǎn)品
25個(gè)基因和相對(duì)應(yīng)的SNP位點(diǎn)
南方科技大學(xué)2022年暑期課程開課現(xiàn)場(chǎng)
學(xué)生反饋：激發(fā)科研興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維
該課程自2021年起已開設(shè)兩年，每年4個(gè)班，共授課80余人次。選課學(xué)生來自生物、力學(xué)、計(jì)算機(jī)各專業(yè)。課程實(shí)行小班教學(xué)，單人組操作。在遵守倫理的基礎(chǔ)上，基于客觀性和公平性原則對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行考評(píng)。
該課程學(xué)生測(cè)序質(zhì)量報(bào)告良好，堿基質(zhì)量達(dá)標(biāo)Q30達(dá)到90%以上，一次運(yùn)行可獲得5M以上的Reads，滿足每個(gè)學(xué)生獨(dú)立分析數(shù)據(jù)的要求。課后通過訪談和調(diào)查問卷，絕大部分學(xué)生表示對(duì)看到自己的基因序列感到很興奮，100%的學(xué)生認(rèn)為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)先進(jìn)、能鍛煉實(shí)驗(yàn)技能和科研思維，以及對(duì)自己了解生命倫理很有幫助。同時(shí)，也有學(xué)生認(rèn)為部分實(shí)驗(yàn)操作比較難掌握，35%學(xué)生認(rèn)為掌握濕實(shí)驗(yàn)操作技能有困難，90%學(xué)生認(rèn)為掌握干實(shí)驗(yàn)操作技能有困難。這主要是因?yàn)闈駥?shí)驗(yàn)成功率較高，而干實(shí)驗(yàn)需要一定的生物信息學(xué)基礎(chǔ)。后續(xù)教學(xué)將會(huì)根據(jù)學(xué)生基礎(chǔ)做分級(jí)教學(xué)或進(jìn)一步優(yōu)化。
基因測(cè)序技術(shù)飛速發(fā)展，成本逐漸降低，廣泛應(yīng)用于疾病相關(guān)基因檢測(cè)、環(huán)境微生物多樣性檢測(cè)、生物基因組圖譜繪制等多個(gè)領(lǐng)域。但是，基因測(cè)序技術(shù)在本科實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系中的應(yīng)用目前卻不多見，使該專業(yè)領(lǐng)域人才培養(yǎng)大受限制。通過校企合作的方式，根據(jù)前沿技術(shù)和社會(huì)需求及時(shí)更新教學(xué)方案，有助于學(xué)生在掌握基因測(cè)序理論的同時(shí)，能更好地實(shí)踐應(yīng)用理論知識(shí)，激發(fā)學(xué)生對(duì)生命健康、技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考。
展望未來：校企協(xié)作助力培養(yǎng)生命科學(xué)領(lǐng)域拔尖人才
DNBSEQ-E25基因測(cè)序儀具有小巧、簡(jiǎn)單、快捷的優(yōu)勢(shì)，儀器占桌面積僅0.1m2，運(yùn)行速度快，對(duì)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境要求低，安裝、維護(hù)簡(jiǎn)便?；贒NBSEQ-E25，華大智造精心打造了全套基因組學(xué)教育組合產(chǎn)品，覆蓋干濕實(shí)驗(yàn)，適合在高中、大學(xué)、夏令營(yíng)、競(jìng)賽營(yíng)、培訓(xùn)機(jī)構(gòu)等多種教育場(chǎng)景使用。通過互動(dòng)和實(shí)踐的方式，有效激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣和創(chuàng)新精神，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力和批判性思維，為教育界注入一股新鮮活力，為未來的科學(xué)探索和人才培養(yǎng)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
秉承“創(chuàng)新智造引領(lǐng)生命科技”的理念，華大智造將聯(lián)合生態(tài)伙伴持續(xù)致力于生命科學(xué)教育升級(jí)，推動(dòng)將生物前沿技術(shù)運(yùn)用于高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)和科普實(shí)驗(yàn)教育，助力全國(guó)高校的生物實(shí)驗(yàn)教學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域拔尖人才培養(yǎng)。
*本文部分轉(zhuǎn)載自“猛犸教育EDU”微信公眾號(hào)*課程包含生命倫理教育，嚴(yán)格按照生命倫理開展相關(guān)教學(xué)，課程結(jié)束后會(huì)統(tǒng)一清除相關(guān)數(shù)據(jù)。
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