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药学理科基地班课程体系改革与创新初探
2020-09-14

                            秦斌*   

                            沈阳药科大学无涯创新学院  辽宁 沈阳,110016

摘要:针对沈阳药科大学现行药学理科基地班课程体系问题,为培养适合新时代药学产业及药学研究的人才,本文初步探讨了增加生物制药相关课程(如免疫学)、开设人工智能和机器学习相关课程、以及开设导师课等课程的迫切需要及可能性。新课程的补充不仅可以完善药学理科基地班现行的课程体系,还可使学生能够紧跟药学发展时代潮流,更可培养学生创新意识与科学素养,从而达到理科基地班培养研究型人才的目标。

关键词:药学理科基地班;课程体系改革;生物药物;人工智能;教育教学论坛

药学是多学科交叉、综合性强、创新与应用性并重的一门学科。随着我国医药产业的快速发展,特别是近年来创新药及生物药的不断涌现,社会对高素质、创新型的药学综合及专门人才的需求与日俱增,因此,如何设置科学合理、与社会需求相适应的药学专业高等教育培养模式与课程体系具有重要意义,也是高等药学教育亟待解决的课题。沈阳药科大学药学理科基地班是辽宁省内唯一国家理科基础科学研究与教学人才培养基地,该专业培养能够掌握药学学科基本理论,具有良好的科学素养、较强的创新意识,具备进行药学基础科学研究的基本能力,能够在高等学校和药学研究等领域从事药学基础科学研究、创新药物研究和高等药学教育的研究型药学专门人才。该专业实行学士-硕士-博士连读分流制。

 

1. 增加生物制药相关课程

生物制药产业正在成为21世纪创新最为活跃、发展最为迅猛的新兴产业[1],据统计,2018年全球销售额前20的药物中,有12个为生物药,包括抗体、疫苗、融合蛋白、胰岛素等,其中销售额最高为艾伯维公司治疗自身免疫性疾病的阿达木单抗(商品名:修美乐),2018年全球销售额为199亿美元。此外,生物制药领域新技术也不断涌现,如近年来免疫疗法、重组多克隆抗体、双特异性抗体等创新技术。经过25年的准备阶段与发展阶段后,中国生物创新药发展也迎来春天,不仅掌握自主知识产权的生物制药企业不断涌现,国产创新生物药近年来不断进入市场。例如,20181217日,君实生物的首个国产PD-1抗体药物瑞普利单抗注射液(商品名:拓益)被国家药品监督管理局(NMPA)批准上市, 10天后,信达生物的PD-1抗体药物信迪利单抗注射液(商品名:达伯舒)也获批上市。市场的迅速发展造成企业对于生物制药专业人才的需求陡增,而生物制药人才的严重不足,已成为制约我国生物医药产业发展的瓶颈。

 

2. 开设人工智能和机器学习相关课程

1997IBM公司的深蓝系统战胜国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫到2016年谷歌公司的Alpha Go击败围棋世界冠军、职业九段棋手李世石,人工智能、机器学习全面爆发,成为近年来科技创新的绝对热点领域。人工智能不仅仅是科学革命,更正在悄然改变人们日常生活的方方面面,例如自动驾驶、Siri语音助手,网购推荐及新闻推荐等都有人工智能的影子。而在药物研发领域,人工智能及机器学习也正崭露头角。尽管计算机辅助药物设计在在上世纪60年代已经出现,但进入2010年后,人工智能及机器学习已在药物先导化合物发现、药物分子设计及药物分子合成取得了一系列进展。传统的新药研发方式,通常需要十年时间以上的研究周期及数十亿美元的投入。而人工智能助力的药物研发不仅将长达数年的研发过程,缩短至几个月,并且提高了准确率,并降低了研发费用。例如近日AI药物研发公司Insilico Medicine与药明康德以及多伦多大学的科学家在《Nature Biotechnology》报道了在21天内,运用一个名为“GENTRL”的人工智能系统,设计出了6个新的DDR1抑制剂的研究工作[3]。在这6个新发现的化合物中,4个化合物在生化检测中得到验证,2个在细胞检测中检测到了活性,其中1个化学物在在小鼠体内上取到了较好效果。除Insilico Medicine公司外,AtomwiseNumerateBenevolentAI等初创公司也聚焦在人工智能+医药研发领域。此外,上海大学的Mark Waller教授和德国明斯特大学的Marwin Segler博士等人在《Nature》杂志报道了一款可以通过自主学习有机反应来设计分子合成路线的人工智能新工具,人工智能可助力复杂药物的合成[4]

 

3. 开设导师课程

我校理科基地班的培养目标是培养能够在高等学校和药学研究等领域从事药学基础科学研究、创新药物研究和高等药学教育的研究型药学专门人才,因此培养学生的创新意识及科学素养较为重要。在现行的理科基地班课程系统中,尽管包含科研能力训练等研究型课程,该课程要求学生进到学校的课题组中,并参与一定的科研工作。但由于科研训练时间短,学生基本停留在看或者简单的操作等阶段,很难做到多层次了解课题组的研究方向,更难培养学生独立地思考相关科学问题。为了更好培养学生创新意识,熏陶学生的科学素养,可开设导师课程。在该课程中,药学理科基地班学生在二年级时利用课余时间进入感兴趣的课题组,由课题组导师根据课题组研究方向讲授相关领域的基本知识及前沿研究,并讲授简单的文献检索知识,让学生可以自己查阅文献并追踪最新研究成果。此外,进入课题组的本科生还要参与课题组的组会,学习研究生的研究工作,并通过查阅文献为课题组汇报最新的研究动态;在此基础上,本科生需在导师或导师组的指导下参与一定的研究课题,负责课题组课题某一部分,或者在导师的允许下独立开展某项课题。经过1-2年的导师课程学习,基地班学生可深入了解所在课题组研究及的相关领域的国内外研究动态,对于培养学生的科学素养、创新意识、思考和动手能力具有重要的促进作用。

 

我校药学理科基地班目前每年的招生人数为64人,因招生人数较少,在该专业增加生物制药相关课程、开设人工智能和机器学习相关课程、以及开设导师课等课程具有较大可操作性,相关授课教师也极容易满足。另外,增加或开设上述课程不仅可以补足现行理科基地班课程体系衔接药学产业发展的不足,还可开拓学生视野,熏陶学生创新意识,从而提升药学理科基地班的培养质量,进而为国家输送高质量的药学研究人才。

 

参考文献:

[1].雷世成, 杨永红. 生物制药的发展现状、特征及技术平台[J]. 临床医药文献电子杂志, 2019, 6(55):14-16.

[2]. https://www.linkedin.com/pulse/20-best-selling-drugs-2018-luca-dezzani-md

[3]. Zhavoronkov A, Ivanenkov YA, Aliper A, et.al. Deep learning enables rapid identification of potent DDR1 kinase inhibitors[J]. Nature Biotechnology, 2019, 37(9): 1038-1040.

[4]. Segler MHS, Preuss M, Waller MP. Planning chemical syntheses with deep neural networks and symbolic AI[J]. Nature, 2018, 555: 604-610.

 

A preliminary study on the curriculum system reform and evolution of the innovative class on pharmaceuticals

 

Bin Qin* 

(Wuya College of Innovation, Shenyang Pharmaceutical University, Shenyang 110016, Liaoning, China)

 

Abstract: In order to cultivate talents suitable for the pharmaceutical research & development, this paper preliminarily discussed the urgent need and possibility of introduction new courses related to biopharmaceutical, artificial intelligence/machine learning, and tutor guided training for innovative class on pharmaceuticals of Shenyang Pharmaceutical University, while considering the problems of current curriculum system. The introduction of new courses can not only improve the current curriculum system of innovative class on pharmaceuticals, but also enable students to keep up with the trend in drug development. Moreover, these courses will cultivate innovative consciousness and scientific quality of students, which will encourage the achievement the goals for the innovative class on pharmaceuticals.

Keyword: Innovative class on pharmaceuticals; Curriculum system reform; Biopharmaceutical; Artificial intelligence

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