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南方科技大学联合华大推动高通量测序技术在本科实验教学中的应用

作者: 小编 来源: 网络   日期:2024-05-10 11:33

  近日,国内首家将基因测序仪应用于实验教学的高校——南方科技大学,在期刊《高校生物学教学研究》上发表论文《利用高通量测序技术检测若干常规遗传特征的本科实验教学实践》。

南方科技大学联合华大推动高通量测序技术在本科实验教学中的应用(图1)

  生命体遗传信息的快速获得对于生命科学的研究有着十分重要的意义。自1935年沃森和克里克建立DNA双螺旋结构以来,整个测序技术经历了漫长的发展历程。从1977年DNA测序技术(Sanger法),发展至今近五十年的时间,测序技术已取得了相当大的发展。其中,高通量测序技术至今仍在全球测序市场上占据着绝对的优势位置。

  高通量测序(High-throughput sequencing),是基于PCR和基因芯片发展而来的DNA测序技术。和过去的测序相比,高通量测序开创性的引入了可逆终止末端,从而实现边合成边测序,具有高通量、高速度、低成本的特点,可以对基因组的成百上千个基因、甚至全部人类基因进行大规模的平行测序,同时对产生的数十万至数百万的数据进行同时读取。

  随着教改的深入开展,实验教学的目标逐渐倾向于学生能力的培养。本课程“寻找生命的逻辑”是由南方科技大学与华大集团、猛犸教育联合开展的教学探究。

  课程以干湿实验结合的方式,让学生以自己的唾液样本为实验材料,利用 高通量测序技术检测和分析人的25个SNP位点的基因分型。课程不但让学生理解了SNP基因型和表型的关系,还掌握了 高通量测序技术及其应用,同时课程贯穿了体验式伦理教育,增加了实验课堂的趣味性,教学实践效果良好。

南方科技大学联合华大推动高通量测序技术在本科实验教学中的应用(图2)

  本课程自2021年起已开设两年,每年4个班,共授课80余人次。选课学生来自生物、力学、计算机各专业。课程实行小班教学,单人组操作。在遵守伦理的基础上,考评也体现出一定的客观性和公平性。

南方科技大学联合华大推动高通量测序技术在本科实验教学中的应用(图3)

  本课程学生测序质量报告良好,碱基质量达标Q30达到90%以上,获得5M以上的reads。课后通过访谈和调查问卷,绝大部分学生表示对看到自己的基因序列感到很兴奋,100%的学生认为实验设计先进、能锻炼实验技能和科研思维,以及对自己了解生命伦理很有帮助。

  同时,也有学生认为部分实验操作比较难掌握,35%学生认为掌握湿实验操作技能有困难,90%学生认为掌握干实验操作技能有困难。这主要是因为湿实验成功率较高,而干实验需要一定的生物信息学基础。后续教学将会根据学生基础做分级教学或进一步优化。

  基因组测序技术飞速发展,成本逐渐降低,广泛应用于疾病相关基因检测、环境微生物多样性检测、生物基因组图谱绘制等多个领域。但是,基因测序技术在本科实验教学体系中却不多见,使该专业领域人才培养大受限制。通过校企合作的方式,根据前沿技术和社会需求及时调整教学方案,有助于学生在掌握基因测序理论的同时,能更好地实践应用理论知识,激发学生对生命健康、技术应用和产业发展的思考。

  猛犸教育将继续致力于生命科学教育升级,依托华大集团先进的生命科研平台,将生物前沿技术运用于高校实验教学和科普实验教育,助力全国高校的生物实验教学和生命科学领域拔尖人才培养。

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