将新冠肺炎“诊防治”引入医学免疫学课程教学的思考及在线教学实践①

杨 玓 王书峰 许桂莲 吴玉章 田 易

(陆军军医大学全军免疫学研究所,重庆 400038)

2020年初的新冠肺炎疫情，使得我们的社会和人民受到了前所未有的挑战，在这场没有硝烟的战争中，临床医生、科研工作者做出了巨大的牺牲与付出，医学生是未来的医生或者科研工作者，培养他们良好的理论联系实际的能力已成为生物时代医科大学教育的重中之重[1]。

医学免疫学是一门联系基础、临床的桥梁学科，历史上天花的灭绝、脊髓灰质炎以及乙型肝炎的有力控制都离不开免疫学家的贡献，而且其学科发展迅速，知识与技术发展日新月异[2，3]。此次新冠肺炎的有效控制也与免疫学家的群策群力密不可分：诊断迅速的COVID-19检测试剂盒、多管齐下的疫苗研制以及康复者血浆治疗的设想都是免疫学的知识在抗击新冠肺炎中的灵活应用[4-6]。医学免疫学课程的教学目的正是为了回归应用，然而，以往的教学经验和效果反馈，学生在学习该门课程的“免疫学应用”章节时，经常感到错综复杂又“学用脱节”，教师在讲授时也常常感到竭尽所能但却事倍功半。因此，本课题组思考新冠肺炎与医学免疫学课程教学内容之间的关联，挑选“免疫学应用”章节进行课程教学改革：引入新冠肺炎的免疫诊断、免疫预防和免疫防治现状，穿插回顾免疫学基本概念、免疫应答核心过程及免疫病理发生机制，同时对新冠肺炎的前沿进展做一探讨，其目的是增强教学内容的实用性和针对性，提高学生的应用能力和转化能力，使其能够学以致用。

课程教学改革思路如下：以新冠肺炎诊、防、治为切入点，在其中穿插基础理论章节的内容(抗原、免疫球蛋白、补体、MHC、细胞因子和CD分子、淋巴细胞、抗原呈递细胞、T细胞免疫应答、B细胞免疫应答、免疫调节、天然免疫、超敏反应、黏膜免疫等)，如新冠肺炎的免疫诊断可联系抗原、抗体章节，讲授免疫学的基本概念；新冠肺炎的免疫预防则以疫苗为例回溯新冠的免疫病理机制， 其中涉及免疫学的核心问题即免疫应答；免疫治疗则将托珠单抗(Tocilizumab)治疗、康复者血浆治疗等应用实例引入天然免疫、免疫调节等章节的教学内容(图1)，将2学时的“免疫学应用”课程拓展为9学时的专题讲座，具体实施方案如下：

1 新冠肺炎的免疫诊断与教材章节内容的结合(3学时)

①目前新冠肺炎的免疫诊断方法主要为ELISA法或胶体金法，首先讲解其检测原理，由此引出抗原抗体的基本概念、结构、生物学功能及抗原抗体结合特性；②其次介绍新冠肺炎免疫诊断的研究现状，目前快速的诊断方法有SARS-CoV-2抗原或抗体检测法[4]，抗原检测位点常选择SARS-CoV-2的N蛋白，其依据是该蛋白具有强的免疫原性，且通常采用双抗体夹心法，通过使用两种抗原特异性抗体去识别和结合一个待检抗原的不同表位，可以大大降低交叉反应的几率；而抗体检测的是血清中是否存在与SARS-CoV-2特异结合的抗体，如果有交叉反应存在，则会出现假阳性的可能[7]。在此强调抗原抗体结合的特异性，同时回顾免疫原性、免疫反应性、交叉反应等概念以及免疫球蛋白各类别的生物学功能如IgE与超敏，IgA与黏膜免疫等内容；③再次拓展一些新冠免疫学检测中常出现但是教材又没有提及的概念比如“窗口期”，进而联系之前提及的抗原抗

图1 新冠肺炎的免疫诊、防、治与医学免疫学教学内容的关联Fig.1 Immunodiagnosis,immunoprophylaxis and immunotherapy of COVID-19 and its relevance to teaching contents of medical immunology

体检测的优劣势比较，强调“窗口期”是无法获得SARS-CoV-2血清特异性抗体检测的阳性结果，而抗原检测则不受其限制。同时回顾初次免疫应答及再次免疫的特征，IgM与IgG检测时相点的不同。此外，引导学生进一步思考：检测SARS-CoV-2的双抗体是如何选择，而检测SARS-CoV-2的血清特异性抗体为阳性是否代表机体获得了保护性免疫？由此引入下一环节的专题讲座。

2 新冠肺炎的免疫预防与教材章节内容的结合(3学时)

该环节着重结合新冠疫苗的原理讲授免疫学的核心问题——免疫应答。免疫预防分为被动预防和主动预防(后者即疫苗)。免疫被动预防，是指被动输入抗血清即抗体，将在新冠肺炎的免疫治疗环节讲授；而主动预防，则是在理解新冠肺炎的免疫病理机制的基础上进行疫苗的设计、开发与应用。①首先介绍目前在研的五大类新冠疫苗的研究现状，包括灭活疫苗、腺病毒载体疫苗、重组蛋白疫苗、减毒流感病毒载体疫苗、核酸疫苗等[5]，截至投稿前，腺病毒载体重组新冠疫苗在单次接种28 d后，99.5%的受试者产生了特异性抗体，89.0%的受试者产生了特异性细胞免疫反应，有望为人体对抗新冠病毒感染提供“双重保护反应”[8]；②其次结合最新的研究报道[7,9]，讲解SARS-CoV-2感染机体后的免疫学反应特征，例如COVID-19的重症患者T淋巴细胞的明显减少、Th1反应降低、抗体保护效应不足以及细胞因子风暴等特点，由此联系免疫器官、抗原提呈、适应性免疫应答等章节内容，重点回顾细胞免疫、体液免疫的各淋巴细胞亚群的功能及活化极化过程；③再次拓展ADE概念,即抗体依赖的疾病增强(antibody-dependent enhancement,ADE)效应[10]，有别于教材所讲的抗体中和效应、ADCC效应和调理效应，SARS-CoV-2可以通过抗体的介导结合单核巨噬细胞的Fc受体从而促进该病毒对宿主细胞的入侵，因此在疫苗设计时尤其需要警惕该效应的发生，由此引导学生思考， ADE效应的抗体是针对SARS-CoV-2的哪段表位产生的，是否有交叉反应在其中？该效应是否与中和性抗体的滴度、亲和力不足有关联？如何从疫苗设计的靶点选择上排除ADE效应从而使机体获得保护性免疫？保护性免疫是激发Th1，Th2、诱导IgG抑或是IgA的产生？如上问题能够使学生切实体会免疫学在新冠免疫预防中的实用性和重要性，由此激发学生兴趣和学习热情，达到“温故而知新”的教学目的。

3 新冠肺炎的免疫治疗与教材章节内容的结合(3学时)

该环节结合新冠肺炎的免疫疗法拓展讲授。①首先，细胞因子风暴在COVID-19病例中屡有报道[11]，其机制为单核吞噬系统活化后分泌大量促炎因子IL-6，继而导致炎症风暴的产生，因而抗IL-6托珠单抗的应用明显缓解了COVID-19的炎症进程，借助这一实例引出天然免疫、补体、细胞因子章节等相关教学内容。此外，COVID-19患者中血管内皮细胞也产生大量IL-6，可招募大量炎症细胞，因而肺脏免疫病理显示弥漫性肺泡损伤，且常伴有小动脉血管中血小板-纤维蛋白血栓[12]，这一线索又可与非经典抗原呈递细胞的内容相呼应，拓展抗原呈递的概念；②分离SARS-CoV-2的中和性单抗是被动免疫治疗的关键所在，我校叶丽林教授团队从新冠康复患者血中分离到的一群记忆B细胞，该B细胞克隆能够产生特异结合SARS-CoV-2的S蛋白的中和抗体[13]，由此再次回顾表位识别、抗体类别转换等知识点，并从应用角度对SARS-CoV-2的中和性抗体的分离和鉴定做一拓展，如从SARS-CoV感染患者的永生化记忆B细胞中产生的单克隆抗体中筛选、用SARS-CoV-2的重组蛋白免疫人源化小鼠后筛选鉴定以及从新冠肺炎患者PBMCs分离单个记忆B细胞继而通过分子克隆扩增抗体轻重链的可变区等方法[14-16]；③康复者血浆治疗在新冠肺炎爆发的初期就被用于临床治疗，后发现因为血浆中抗体种类繁杂，不可避免发生ADE，而为血液净化治疗方案替代，该治疗通过清除血浆内炎症因子，阻断“细胞因子风暴”，从而减轻炎症反应对机体的损伤，可用于重型、危重型患者细胞因子风暴早中期的救治，由此引发学生思考，为何SARS-CoV-2引起重症细胞因子风暴?与天然免疫、适应性免疫应答的反应强度及反应时间有何关联？是否机体的免疫调节失常？是否天然免疫过强导致“敌我不分，一损俱损”？由此，引导学生查阅文献，对新冠的免疫学发病机制、免疫调节失常做以深入探讨。

4 新冠肺炎的“诊防治”与医学免疫学结合在线教学的思考实践

我校免疫学教研室在新冠疫情期间利用钉钉直播进行了医学免疫学网络授课，结合新冠疫情的进展实施了线上教学，我们思考是：①由于新冠疫情成为公众关注的焦点，课前预习拥有了极大的便利。各大新闻媒体对疫情数据的实时报道、微信、微博等新媒体推出的SARS-CoV-2的病原学、免疫学相关知识的科普宣传，以及生物预印本(bioRxiv)、医学预印本(medRxiv)网站对新冠肺炎的最新研究报道，使身处疫情中每个人包括学生都可以随时随地获取到新冠肺炎的相关信息，教师可以充分利用形式丰富而生动的网络资源，在课前为学生有选择的推送入群并布置讨论话题；而学生们也是身处防疫中的一员，势必会积极参与课前预习并进行适当的思考；②线上教学的课中环节，尤其需要注意在线互动，否则无法达到良好的教学效果。我们从抛出问题(新冠肺炎“诊防治”具体案例)、讲解问题(新冠肺炎案例中涉及的免疫学机理)、引申问题(对免疫学机理的深入讨论及实践应用的拓展)等环节进行课程设计，拟利用智慧教学工具“雨课堂”、“课堂派”等设立讨论、练习、抢答、小测试等互动环节[17]，以及钉钉群中上麦和讨论区发言等手段调动学生的学习热情和参与度，增加学生线上教学中的存在感；③线上教学的课后环节，利用“雨课堂”等线上互动工具及时布置作业巩固，其作业形式可以为公开课、慕课等视频以及最新的文献报道，让学生对本次教学内容进行回顾温习，并建立讨论群对新冠肺炎免疫学的“诊防治”进行文献讨论，且教师端可以动态掌握学生的完成情况，并督促学生及时完成课后复习，课后作业的完成情况可以适当比例计入期末考试成绩。

综上，以新冠肺炎的免疫诊、防、治为切入点，串联免疫学基本概念、核心过程并进行拓展及讨论，同时结合线上教学，线上互动工具的应用，使我们的理论课程具有鲜明的实用性和生动性，切实做到理论联系实际，基础回归于应用。

该课程的意义在于将免疫学基本概念、免疫应答基本过程融入新冠肺炎的诊、防、治专题讲座中，看似凸显了感染免疫的重要地位，实际是对免疫核心问题的深入探讨和讲解；学生对免疫学机理的深入掌握和灵活应用可以促使他们对教材“自身免疫病、免疫缺陷病、移植免疫、肿瘤免疫”等章节进行自学，同时开设相应的专题讲座；此外，讲授中要注意客观性和实时追踪，目前关于SARS-CoV-2的某些报道因受临床病例数目和实验手段的限制可能尚存争论，借此抛出问题，给学生留下思考空间。

这一场来势汹汹的新冠肺炎是危机也是契机，我们作为基础医学课程的教师，应该积极认识新冠肺炎与免疫学的密切联系，充分利用新冠案例促进医学免疫学的课程改革，既重视教材传统内容的教授，又兼顾课程与临床应用的联系，同时结合疫情中科研工作者和临床医师的无私奉献的感人故事，培养学生的社会责任感和使命感，实现全方位育人。