TBSI精品课程系列（三）机械生物学&再生医学：探索人体细胞的奥秘

2018 年 4 月 13 日 清华大学研究生教育 TBSI

本期TBSI （清华伯克利深圳学院）精品课程系列带领大家走进新兴的医学及生物学领域。力学生物学是探讨力学环境（刺激）对生物体健康、疾病或损伤的影响，研究生物体的力学信号感受和响应机制，阐明机体的力学过程与生物学过程如生长、重建、适应性变化和修复等之间的相互关系，从而发展有疗效的或有诊断意义的新技术，促进生物医学基础与临床研究的发展，促进人类健康。再生医学，指体内组织再生的理论、技术和外科操作，也可以认为是一门研究如何促进创伤与组织器官缺损生理性修复，以及如何进行组织器官再生与功能重建的学科，可以理解为通过研究机体的正常组织特征与功能、创伤修复与再生机制及干细胞分化机理，寻找有效的生物治疗方法，促进机体自我修复与再生，或构建新的组织与器官以维持、修复、再生或改善损伤组织和器官功能。

精品课程：机械生物学

Introduction to Mechanobiology

讲师：马少华

课程背景

近年来，机械信号被广泛认为对许多生物过程的正常运作至关重要。生物有机体被很多力所包围，比如剪应力、血压、移动手臂伸展皮肤所产生的力、以及骨骼和软骨的重。这些力在宏观和微观层面都起作用。这门课程阐述细胞是如何受到环境的物理信号调节的，课程旨在揭示机械力的产生以改变细胞功能的原理，机械力如何转化为化学和激素的反应，以及当这些过程失调时人们如何得病。

课程设计

这门课程提供了在组织和器官发育过程中、损伤后的重建过程中以及正常的功能中机械力的决定性作用的基本理解。

PART 1

基础力学介绍细胞力学和人类疾病的关系，以及生物力学的分类。

PART 2

细胞力学介绍细胞骨架和细胞膜的力学性能，细胞内微运动产生的力以及力的传导。

PART 3

组织力学介绍细胞基质的机械性能，三维基质中的细胞迁移行为，细胞内外力对于组织形态形成的作用，机械力对肿瘤生长和肿瘤转移的作用等。

精品课程：再生医学进展

Technology Advances for Regenerative Medicine

讲师：马少华

课程背景

再生医学结合了干细胞生物学、材料科学和生物力学等基础学科，以及更多的应用学科，如细胞疗法、植入式医学和成像。这些学科之间的新合作有助于在基础生命科学领域的创新，也有助于新的患者治疗和临床应用，最终目标是恢复丢失的组织或器官功能。本课程介绍再生医学领域所使用的技术。目的是为学生提供这一令人兴奋的领域的科学和技术进步，探索受损组织和器官的修复、再生或更换。学生将知道人体修复和再生过程的基本原理，能够将他们已有的细胞和分子生物学知识、组织工程和机械生物学结合起来，更好的对组织器官的修复和再生知识进行实践管理。

课程设计

再生医疗学科的发展融合了多种科学发展的模式和成果，包括生物医用材料，基因治疗技术，干细胞移植，组织工程及机械工程等等。本课程的主旨是培养学生研究型思维和技能，快速了解并掌握最新发展的再生医疗技术。本课程将从细胞，组织和器官及个体的角度举例阐述再生医学发展的进程，遇到的挑战及可能的解决方法。课程将涵盖干细胞技术，基因编辑技术，生物材料设计及制造，体外器官再造及组织再生等方向。通过本课程的学习，学生将初步掌握采用现代再生医疗技术设计改造及调节体外制造生物结构的生物，化学及力学性能，进而影响仿生组织或器官的功能等。

学生评价

“我是TBSI三中心17级博士生。上学期选修了马老师的《机械生物学》，马老师课堂内容丰富，参考资料翔实，且口语流利标准，风格亲切，和我们的互动性强。马老师深入浅出，作为纯生物背景的我也很快掌握机械相关知识。除了上课，我们还被要求做presentation，写课程论文，各方位巩固、理解并在我们自己课题方向上应用课程知识。这学期马老师《再生医学进展》延续了之前的风格，积极听取我们的意见做了更有针对性的微调。很感谢马老师的用心。”——TBSI 2017级博士生陈敏

【讲师介绍】

马少华，博士，清华-伯克利深圳学院精准医学与公共健康中心全职助理教授。博士毕业于英国剑桥大学，全职引进TBSI之前在英国牛津大学进行博士后研究。从事材料、化学、生物、医学及工程技术等交叉领域的基础和应用研究，主要以微流控生物芯片技术、3D生物打印技术和微纳制造技术为创新平台进行精准医疗和再生医学研究，如制造不同尺寸的可应用于药物开发、器官修复及移植的体外器官模型（包括器官芯片），和微流控早期癌症检测以及病原菌检测。

TBSI作为一所高水平的特色学院，背靠清华和伯克利两大顶级学府的TBSI师资队伍也是超级豪华。

目前TBSI共有全职教师15名，预计今年将达到22位。此外，还有兼聘教师47人。教师队伍中包括中国科学院院士1人、中国工程院院士4人、美国国家工程院院士2人、新西兰皇家科学院院士1人、千人计划人才（含青年千人）11人、教育部长江学者8人、国家杰青8人、国家优青2人、深圳市海外高层次人才8人、深圳市高层次人才3人，高层次人才比例高达100%。

未来，TBSI的师资队伍有30位来自清华大学，30位来自伯克利加州大学，另外将在全球范围选聘60-70位最优质的师资。同时，TBSI还邀请工业界导师加入，并与腾讯、大疆、比亚迪、中兴通讯等高新企业成立产业顾问委员会，开展产学研合作。

本文转载自“清华伯克利深圳学院”公众号

编辑：王筝