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                      來源:Virology Journal 發布時間:2020/7/15 10:41:30
                      選擇字號:
                      知己知彼才好戰勝疫情:如何讓病毒課嗨起來 | Virology Journal

                      論文標題:Virus goes viral: an educational kit for virology classes

                      期刊:Virology Journal

                      作者:Gabriel Augusto Pires de Souza et.al

                      發表時間:2020/01/31

                      數字識別碼:10.1186/s12985-020-1291-9

                      微信鏈接:點擊此處閱讀微信文章

                      原文作者:Gabriel Augusto Pires de Souza, Victória Queiroz, Erik Reis and Jônatas Abrahão

                      JônatasS. Abrahão團隊開發了一個教學工具包,對病毒學課程的內容進行了更新,使其與病毒學研究的最新進展保持同步。這一玻片工具包旨在營造啟發性的學習環境,激發學生對病毒的興趣。相關研究發表在Virology Journal上,歡迎點擊“閱讀原文”查看詳情。

                      圖1

                      人類歷史上幾次關鍵事件中都能看到病毒的身影,它們給人類帶來恐懼的同時也令人著迷。對于所有生物來說,它們是種群控制和自然選擇的重要力量之一。當前的媒體上鋪天蓋地都是SARS-CoV-2大流行,而在上個世紀,天花、西班牙流感、麻疹病毒等就曾就造成數百萬人的死亡。

                      了解病毒及其生存的環境不僅有助于減輕病毒載量,對于改進生物學技術也是至關重要。病毒可以幫助我們更好地了解人類演化,并開發出應對其他病原微生物(如多重耐藥細菌)及被其感染細胞的新方法。根據這些研究發現,我們甚至能夠找到包括腫瘤在內的其他疾病的新療法。

                      和病毒本身一樣,病毒學課程、與病毒相關的諸多眾多生物技術應用、海量病毒學新進展和如何將其傳授給學生之間的空白領域同樣也在不斷變化發展。

                      圖2

                      左到右:如何利用發掘巨大病毒的教學潛力?開發病毒學教學工具、價格低廉、探索病毒的方方面面、經典病毒學內容、實踐課程 = 親自動手而非單純課堂學習、豐富學習內容并將其與最新的研究發現聯系起來

                      教學存在空白領域,最主要的原因是病毒屬于微觀生物,因此如何以形象的方式展現頗有挑戰,示意圖、插圖還是顯微鏡圖片?另外,病毒學課程面臨的問題還包括保證實踐課的生物安全所需的高昂花費以及教師(特別是高中)本身對于學科的掌握和熱忱有限。

                      病毒體積上限的問題在巨大DNA病毒被發現之后已經不再是問題了。巨大DNA病毒大都感染自由活動的變形蟲,基因組豐富、病毒直徑大、轉錄相對獨立——這幾個特征完全打破了經典病毒學模型。

                      但這些新發現的病毒并沒有被納入到病毒學課程中,課程內容相對老舊且仍主要限于致病性病毒,反復加深了“所有病毒都是不好的”這一刻板印象。

                      開發一款病毒教學工具包

                      基于當前病毒學課程的情況,挑戰(也可以說是機遇)出現了:如何發掘巨大病毒的潛力來解決病毒學課程面臨的挑戰?是否能夠開發相應的工具,在不大幅度提高教學成本的情況下讓老師們能夠豐富學習內容并將其與最新的研究發現聯系起來呢?

                      為此,我們決定開發一套可用于光學顯微鏡的玻片工具包,幫助學生探索巨大病毒的生物學特性以及動物病毒和細胞之間的相互作用。這種方法不僅有利于啟發學生,而且成本低廉、生物安全性高,因此非常適合病毒學實踐課。

                      使用載玻片染色材料、我們手頭的病毒庫和細胞系,我們制作了顯微鏡玻片工具盒,我們將其稱命名為“讓病毒課嗨起來”。借助這套玻片,學生們可以觀察巨大病毒、病毒復制工廠以及可感染動物細胞的多種病毒噬菌斑之間的差異。

                      圖3

                      左到右:螞蟻、紅細胞、大腸桿菌、圖邦病毒、噬菌體、寨卡病毒、DNA

                      “讓病毒課嗨起來”工具包包括一套可用顯微鏡觀察的載玻片,學生們可以觀察巨大病毒,比較其大小形態,了解病毒與感染細胞之間相互作用。工具包中還有一份教學指南作為補充材料,指南中包括學生需要掌握的基本概念,比如上圖中的標尺。利用這一標尺,通過與其他微生物的比較,學生們對病毒直徑的大小概念將有更直觀的認識。

                      除了實踐材料,我們還同時開發了補充材料來解決之前病毒學教學過程中發現的一個問題:教師本身對學科內容的掌握存在欠缺。補充材料并不是單純為了指導學生如何操作——材料中確實有操作指南的部分,如使用哪個物鏡、是否需要使用浸油、每張載玻片的觀察重點是什么等;但同時材料還對每張載玻片的主要觀察主題進行了補充和說明,比如什么是病毒復制工廠、噬菌斑是如何形成的。我們也盡量努力讓這些材料看起來簡單有趣又吸引人。

                      在實際場景中測試教學工具包

                      在巴西米納斯吉拉斯聯邦大學微生物系教學實習項目中,我給一群藥學專業的本科學生上了一堂病毒學實踐課,并有機會對這套載玻片進行了實際場景測試。

                      簡單介紹了巨大病毒的發現之后,我問學生們他們是否想過自己能真的看見一個病毒。我清楚地記得當時他們爭先恐后地想在顯微鏡下看清楚圖邦病毒(Tupanvirus)那張玻片,因為我告訴他們這是迄今為止發現的最大的病毒。在他們的眼神里,我看到了喜悅與著迷。一個學生說,她覺得這種病毒看起來像芽孢桿菌(我并不贊同這種說法,于是鼓勵大家仔細觀察病毒的獨特外形)。

                      提問和辯論是學習過程中的重要環節,也是我們對這套玻片一直以來的期待:成為一種有助于營造具有啟發性的學習環境的病毒學教學工具。

                      Virology Journal is an open access, peer reviewed journal that considers articles on all aspects of virology, including research on the viruses of animals, plants and microbes. The journal welcomes basic research as well as pre-clinical and clinical studies of novel diagnostic tools, vaccines and anti-viral therapies.

                      Citation Impact

                      2.579 - 2-year IF

                      2.646 - 5-year IF

                      0.969 - SNIP

                      1.045 - SJR

                      摘要:

                      Background

                      Viruses are the most numerous entities on Earth and have also been central to many episodes in the history of humankind. As the study of viruses progresses further and further, there are several limitations in transferring this knowledge to undergraduate and high school students. This deficiency is due to the difficulty in designing hands-on lessons that allow students to better absorb content, given limited financial resources and facilities, as well as the difficulty of exploiting viral particles, due to their small dimensions. The development of tools for teaching virology is important to encourage educators to expand on the covered topics and connect them to recent findings. Discoveries, such as giant DNA viruses, have provided an opportunity to explore aspects of viral particles in ways never seen before. Coupling these novel findings with techniques already explored by classical virology, including visualization of cytopathic effects on permissive cells, may represent a new way for teaching virology. This work aimed to develop a slide microscope kit that explores giant virus particles and some aspects of animal virus interaction with cell lines, with the goal of providing an innovative approach to virology teaching.

                      Methods

                      Slides were produced by staining, with crystal violet, purified giant viruses and BSC-40 and Vero cells infected with viruses of the generaOrthopoxvirus, Flavivirus, and Alphavirus. Slides with amoebae infected with different species of giant viruses and stained with hemacolor reagents were also produced.

                      Results

                      Staining of the giant viruses allowed better visualization of the viral particles, and this technique highlights the diversity in morphology and sizes among them. Hemacolor staining enabled visualization of viral factories in amoebae, and the staining of infected BSC-40 and Vero cell monolayers with crystal violet highlights plaque-forming units.

                      Conclusions

                      This kit was used in practical virology classes for the Biological Sciences course (UFMG, Brazil), and it will soon be made available at a low-cost for elementary school teachers in institutions that have microscopes. We hope this tool will foster an inspiring learning environment.

                      (來源:科學網)

                       
                       
                       
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