CC BY
10
ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ НА БАЗЕ МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ КАК ФОРМА ПРЕДПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ
Мараховская Т.А.1' 2, Кузнецов Е.О.1 3, Филиппова О.В.1, Тугуз А.Р. 4 5, Скобликов Н.Э.1, 6
1 Общество с ограниченной ответственностью «СЛ МедикалГруп», 350020, г. Краснодар, Российская Федерация
2 Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Южный федеральный университет», 344090, г. Ростов-на Дону, Российская Федерация
3 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Иркутский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 664003, г. Иркутск, Российская Федерация
4 Региональный центр выявления и поддержки одаренных детей «Полярис-Адыгея», 385000, г. Майкоп, Российская Федерация
5 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Адыгейский государственный университет», 385000, г. Майкоп, Российская Федерация
6 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, 350063, г. Краснодар, Российская Федерация
Представлены научно-практические результаты и рабочие программы по итогам работы отдела геномной диагностики коммерческой медицинской лаборатории ООО «СЛ МедикалГруп» (г. Краснодар) в рамках сотрудничества с Региональным центром выявления и поддержки одаренных детей «Полярис-Адыгея» (г. Майкоп, Республика Адыгея) в образовательной программе «Генетика, геномика, персонализированная и прогностическая медицина». Наш опыт показывает, что возможно успешное взаимодействие между коммерческими структурами и государственными организациями в рамках осуществления педагогического процесса и качественной подготовки первоклассных специалистов.
Финансирование. Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Краснодарского края в рамках научного проекта №19-44-230040-р_а. Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Ключевые слова:
проектное обучение; образовательные инновации; персонализированное обучение; генетика; неинвазивное пренатальное тестирование; секвенирование; 4П-медицина
Для цитирования: Мараховская Т.А., Кузнецов Е.О., Филиппова О.В., Тугуз А.Р., Скобликов Н.Э. Проектная деятельность на базе медицинской генетической лаборатории как форма предпрофессиональной подготовки // Медицинское образование и профессиональное развитие. 2022. Т. 13, № 4. С. 94-101. Р01: https://doi.org/10.33029/2220-8453-2022-13-4-94-101 Статья поступила в редакцию 15.09.2022. Принята в печать 21.1 1.2022.
PROJECT-BASED LEARNING ON MEDICAL LABORATORY BASE AS THE PRE-PROFESSIONAL EDUCATION FORM
Marakhovskaya T.A.1' 2, Kuznetsov E.O.1' 3, FiLippova O.V.1, Tuguz A.R.4,5, SkobLikow N.E.1, 6
1 Limited Liability Company «SL Medikalgroup», 350020, Krasnodar, Russian Federation
2 D.I. Ivanovsky Academy of Biology and Biotechnology, Southern Federal University, 344090, Rostov-on-Don, Russian Federation
3 Irkutsk State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation, 664003, Irkutsk, Russian Federation
4 Regional Center for Identification and Support of Gifted Children «Polyaris-Adygeya», 385000, Maykop, Russian Federation
5 Adygea State University, 385000, Maykop, Russian Federation
6 Kuban State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation, 350063, Krasnodar, Russian Federation
The experience of collaboration between the genomics department of commercial Medical Laboratory LTD «CL Medical Group» (Krasnodar) and the Regional Center «Polaris-Adygeya» (Maykop) in educational program «Genetics, genomics, personalized and prognostic medicine» implementation is described. The educational programs are described. The research results are presented. Our experience shows the possibility of successful interaction between commercial and state organizations during both pedagogical process and competent specialists training.
Funding. The research was carried out with the financial support of the RFBR and the Krasnodar region administration in the framework of the scientific project № 19-44-230040-r_a.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
Keywords:
project-based learning; educational innovation;
personalized learning; genetics; non-invasive prenatal testing; sequencing; 4P-medicine
For citation: Marakhovskaya T.A., Kuznetsov E.O., Filippova O.V., Tuguz A.R., Skoblikow N.E. Project-based learning on medical laboratory base as the pre-professional education form. Meditsinskoe obrazovanie i professional'noe razvitie [Medical education and professional development]. 2022; 13 (4): 94-101. DOI: https://doi.org/10.33029/2220-8453-2022-13-4-94-101 (in Russian) Received 15.09.2022. Accepted for publication 21.1 1.2022.
Тенденции развития современного здравоохранения все более связаны с так называемой 4П-медициной (персонализированной, предиктивной, превентивной, парти-сипативной), что отмечается и руководством системы здравоохранения: «Механизмы реализации Концепции также должны предусматривать совершенствование подготовки и повышения квалификации кадров по актуальным направлениям медицинской науки, смежных областей, таких как моле-
кулярная биология и генетика, клеточная биология, биоинформатика, математическая статистика, а также других естественных наук, учитывая междисциплинарность современных исследований в интересах развития предиктивной, превентивной и персонализированной медицины» [1]. Одним из примеров такого подхода является разработка диагностических панелей, позволяющих оценить персональную генетически обусловленную восприим-
чивость к возбудителям и степень тяжести протекания инфекционных болезней в период пандемий, в том числе C0VID-19 [2]. Востребованность подготовки будущих специалистов в области лабораторной генетики и геномики не вызывает сомнений и является актуальной проблемой современного медицинского образования [3]. Однако скорость развития таких методов, постоянно расширяющийся спектр аналитических платформ и ассортимент программного обеспечения приводят к необходимости ознакомления с ними учащихся, желающих стать специалистами в данных областях, уже в старших классах школы. Полноценная подготовка будущих специалистов 4П-медицины должна включать этап предпрофессионального обучения не только студентов, но и старшеклассников. В то же время даже не все медицинские вузы и профильные биологические факультеты университетов РФ имеют приборно-аналитическую базу для обучения студентов современным молекулярно-генетиче-ским методам,таким как секвенирование и биоинформатический анализ данных.
В таких условиях для частных медицинских организаций,заинтересованных в подготовке будущих квалифицированных кадров, одним из решений представляется обеспечение проведения образовательных программ с практическими занятиями (в форме проектной деятельности) совместно с ведущими образовательными учреждениями в формате частно-государственного партнерства. В данной работе приведен уникальный опыт взаимодействия государственного образовательного учреждения и отдела геномики частной медицинской лаборатории как образовательной платформы.
Целью нашей работы были разработка и реализация образовательной програм-
мы по направлению «Генетика, геномика, персонализированная и прогностическая медицина» в рамках предпрофессиональной подготовки учащихся старших классов.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
В рамках сотрудничества с Региональным центром выявления и поддержки одаренных детей «Полярис-Адыгея» (г. Майкоп, Республика Адыгея) коллектив отдела геномной диагностики принял участие в феврале 2021 г. в качестве преподавателей проектной смены по образовательной программе «Генетика, персонализированная и прогностическая медицина» (руководитель направления - доктор биологических наук, профессор Тугуз Аминат Рамазановна).
Отбор 12 учащихся 8-11-х классов общеобразовательных школ Республики Адыгея на проектную смену «Полярис-Адыгея» проведен по результатам тестирования и решения задач повышенной сложности из разделов классической и современной молекулярной генетики (составители - кандидат биологических наук Татаркова Елена Анатольевна и кандидат биологических наук Шумилов Дмитрий Сергеевич). Все учащиеся смены прошли строгий отбор из двух этапов. После отбора по результатам тестирования ребятам предлагалось пройти собеседование с кураторами программ для самостоятельного выбора научной темы.
Практические занятия проводились на базе отдела геномной диагностики коммерческой медицинской лаборатории «CL» ООО «СЛ МедикалГруп» - на 2021 г. единственной подобной структуры в частных лабораториях РФ. Обучение проводилось в рамках выполнения неинвазивного пренатального тестирования (НИПТ) SAGE (Yourgene Health) на оборудовании (секвенатор S 5 и станция подготовки lonChef) Thermo Fisher Scientific
Таблица 1. Содержание модульного учебного плана
Наименование цикла Модуль цикла Основные темы модуля
Репродуктология и эмбриология А. Основы репродуктологии и эмбриологии в свете медицинской геномики 1. Гаметогенез. 2. Строение и развитие эмбриона человека. 3. Пренатальный скрининг (виды, различия)
Медицинская геномика А. Геномика и генетика. Основные понятия 1. Генетика и геномика с точки зрения современной медицины. Различия. Терминология (геном, ген, строение гена и экспрессия генов). 2. Геномная ДНК, внеклеточная ДНК и ДНК плода. 3. Мутации (генные, геномные, хромосомные). 4. Заболевания человека, связанные с анеуплоидиями. 5. Мозаицизм (виды, особенности). 6. Секвенирование нового поколения (основные виды, различия). 7. Разбор интересных клинических и лабораторных случаев
Б. Устройство генетической лаборатории 1. Устройство генетической лаборатории и правила работы в рабочих зонах. 2. Особенности составления протоколов исследования и работы с ними. 3. Деконтаминация и правила уборки рабочего места. 4. Траблшутинг. Как себя вести в случае чрезвычайной ситуации. Разбор конкретных ситуаций. 5. Работа с направлениями. 6. Особенности интерпретации результатов и формирования заключений
Научное выступление А. Основы оформления и защиты научного исследования 1. Тезисы, научная и научно-популярная статья. Различия. Принципы работы с ними (на примере конкретных статей). 2. Правила написания тезисов. 3. Особенности оформления и защиты научной работы
методом полупроводникового секвенирова-ния на платформе IonS 5. Количественная оценка библиотек проводилась на флуори-метре Qubit™ 4.0. Биоинформатическая обработка проводилась через облачный сервер Ion Torrent™ Suite software и Sage Link.
В группу, выбравшую направление исследований в рамках выполнения НИПТ SAGE (Yourgene Health), вошли 3 восьмиклассника и 1 десятиклассница, дополнительно занимающиеся биологией, химией и математикой на базе Республиканской естественно-математической школы в г. Майкопе и не имевшие опыта участия в Зимней смене в «Полярис-Адыгея» по
направлению «Генетика, персонализированная и прогностическая медицина».
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Обучение, включающее теоретический и практический разделы, длилось 2 нед. Была подготовлена образовательная программа «Медицинская геномика», включающая курс лекций и практических занятий, общим объемом 72 ч. План лекций по образовательной программе «Медицинская геномика», разработанный и реализуемый сотрудниками коммерческой медицинской лаборатории «^» ООО «СЛ МедикалГруп» (г. Краснодар), представлен в табл. 1.
Таблица 2. Содержание плана практических занятий
Наименование цикла Модуль цикла Основные темы модуля
Медицинская геномика А. Геномика и генетика 1. Амплификация выделенной внеклеточной ДНК плода. 2. Присоединение баркодных меток к амплифицированной ДНК. 3. Очистка библиотек на магнитных штативах. 4. Количественная оценка библиотек. 5. Разведение и пулирование библиотек. 6. Работа с секвенатором IonS 5 и системой пробоподготовки Ion Chef Thermo Fisher Scientific. 7. Работа с данными плагина компании Yourgene Health в рамках теста неинвазивное пренатальное тестирование Sage. 8. Траблшутинг
Б. Устройство Производственная экскурсия в отдел геномной молекулярно- диагностики ООО «СЛ МедикалГруп» генетической лаборатории
Репродуктология и эмбриология А. Основы репродуктологии и эмбриологии в свете медицинской геномики 1. Работа с направлениями. 2. Оценка 7^соге внеклеточной ДНК. 3. Особенности интерпретации результатов и формирования заключений. 4. Разбор лабораторных случаев
Научное выступление А. Основы 1. Проработка страха публичных выступлений. оформления 2. Оформление исследовательской работы и презентации. и защиты научного 3. Подготовка текста научного выступления исследования 4. Подготовка тезисов
План практических занятий по образовательной программе «Медицинская ге-номика», разработанный и реализуемый сотрудниками коммерческой медицинской лаборатории «CL» ООО «СЛ МедикалГруп» (г. Краснодар), представлен в табл. 2.
В лаборатории ребята работали с образцами выделенной внеклеточной свободно циркулирующей ДНК и осуществляли этапы подготовки библиотек для секвенирования и проверки их качества (рис. 1, 2).
Перед школьниками была поставлена научная проблема, в рамках которой они выполняли проект на основе лекций и самостоятельной работы с литературой, который представляли на конференции, в конце смены.
В итоге было подготовлено два проекта.
Исследование анеуплоидий плода у женщин в рамках НИПТ методом высокопроизводительного полногеномного секвенирования.
Исследование динамики фетоплацентар-ной свободно циркулирующей ДНК в крови беременных в рамках НИПТ, выполненное методом полупроводникового секвениро-вания.
В рамках проектов были подготовлены тезисы, которые были представлены на Международной научной конференции школьников «XXXI Сахаровские чтения», г. Санкт-Петербург (15-16 мая 2021 г.) [4, 5].
Также проекты были поданы на участие во Всероссийском конкурсе научно-технических проектов «Большие вызовы». Конкурс состоит из нескольких этапов, включающих оценку проектов экспертами, тестирование ребят в области биологии, собеседование. В финальном этапе 6-го Всероссийского конкурса научно-технологических проектов приняли участие 1460 школьников из 75 регионов России. Одна из девочек ста-
Рис. 1. Этап очистки библиотек
ла победителем конкурса по направлению «Генетика, персонализированная и прогностическая медицина», другая набрала проходной балл. Обе учащиеся из Республики Адыгея были приглашены на летнюю смену в образовательный центр «Сириус», где смогли продолжить исследования в 2021 г.
На первом занятии в рамках беседы мы попросили ребят рассказать о своих ожи-
даниях от смены, свое видение будущей профессии, а также, почему они выбрали нас как кураторов. В конце смены мы провели повторную беседу, в ходе которой спросили, оправдались ли их ожидания. Каждый из ребят планировал связать свое будущее с медициной и укрепился в своем желании по окончании смены. Полученный опыт придал уверенности в своем выборе и мотивировал получать высокие баллы на занятиях в школе, участвовать в олимпиадах и готовиться к поступлению в вузы. Уже в 2022 г. одна из девочек поступила в ФГАОУ ВО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет) на факультет «Лечебное дело».
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Опыт сотрудничества коммерческой медицинской лаборатории «СЬ> ООО «СЛ МедикалГруп» с Региональным центром выявления и поддержки одаренных детей «Полярис-Адыгея» показывает, что возможно успешное взаимодействие между коммер-
Рис. 2. В стенах отдела геномной диагностики медицинской лаборатории «^»
ческими структурами и государственными организациями в рамках осуществления педагогического процесса и качественной подготовки учащихся как будущих первоклассных специалистов в геномной диагностике.
Работа со школьниками способствует подготовке будущих студентов, способных к решению профессиональных задач в области генетики и персонализированной медицины. Учащиеся получают необходимые навыки для работы в лабораториях на кафедрах университетов, а также в генетических и геномных лабораториях медицинских учреждений.
Помимо этого, взаимодействие с лабораториями вузов или лабораториями потенциальных работодателей еще на этапе школы позволяет ребятам утвердиться в своих будущих профессиональных предпочтениях и повышает осознанность выбора абитуриентов.
Понятно, что уровень оснащения и возможности для педагогической работы таких
образовательных центров, как «Сириус» и «Полярис-Адыгея», уникален. Однако не менее важно оперировать и более простыми молекулярно-генетическими методами-предшественниками секвенирования - такими, как уже хорошо всем знакомый метод ПЦР. Именно работу с амплификатором можно использовать в качестве модели, первого шага для знакомства учащихся с методами геномной диагностики.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Краснодарского края в рамках научного проекта №19-44-230040-р_а.
Благодарности. Авторы статьи выражают благодарность управляющему ООО «СЛ МедикалГруп» Ивану Валентиновичу Арга-тенко, а также руководителю Регионального центра выявления и поддержки одаренных детей «Полярис-Адыгея» Роману Николаевичу Чумакову за содействие в организации проведения исследования.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Мараховская Татьяна Алексеевна (Tatiana A. Marakhovskaya)* - кандидат биологических наук, руководитель направления реализации научных проектов, образования и просвещения ООО «СЛ МедикалГруп», Краснодар; лаборант-исследователь научно-исследовательской лаборатории «Биология развития и организации генома», Академия биологии и биотехнологии им. Д.И. Ивановского, ФГАОУ ВО «Южный Федеральный университет», Ростов-на-Дону, Российская Федерация E-mail: tmarakhovskaya0mail.ru https://orcid.org/0000-0003-4310-7118
Кузнецов Евгений Олегович (Evgeniy O. Kuznetsov) - руководитель отдела геномной диагностики ООО «СЛ МедикалГруп», Краснодар, Российская Федерация E-mail: medangar@mail.ru
Филиппова Ольга Владимировна (Olga V. Filippova) - медицинский регистратор отдела геномной диагностики ООО «СЛ МедикалГруп», Краснодар, Российская Федерация E-mail: olg4fil@yandex.ru
*Автор для корреспонденции.
Тугуз Аминат Рамазановна (Aminat R. Tuguz) - доктор биологических наук, профессор ФГБОУ ВО «Адыгейский государственный университет», Майкоп, Республика Адыгея; руководитель образовательной программы «Биохакинг» Регионального центра выявления и поддержки одаренных детей «Полярис-Адыгея», Майкоп, Российская Федерация E-mail: lab_genetic@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-7493-7192
Скобликов Николай Эдуардович (Nikolai E. Skoblikow) - кандидат медицинских наук, медицинский директор ООО «СЛ МедикалГруп», Краснодар; лаборант кафедры инфекционных болезней и эпидемиологии факультета повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов КубГМУ, Краснодар, Российская Федерация E-mail: skoblikow@yandex.ru https://orcid.org/0000-0001-7735-0920
ЛИТЕРАТУРА
1. Приказ Министерства здравоохранения РФ от 24 апреля 2018 г. № 186 «Об утверждении Концепции предиктив-ной, превентивной и персонализированной медицины».
2. Мойсова Д.Л., Городин В.Н., Скобликов Н.Э., Зотов С.В., Тихоненко Ю.В. Особенности полиморфизма некоторых генов системы гемостаза у больных с COVID-19 // Медицинский вестник Башкортостана. 2021. Т. 16, № 6 (96). С. 35-40.
3. Киясов А.П., Деев, Р.В. Киясова Е.В., Гумерова А.А. Медицинское образование на перепутье дорог. Как шагнуть в будущее медицины и медицину будущего? // Гены & Клетки. 2017. Т. XII, № 4. С. 91-96. DOI: https://www.doi. org/10.23868/201707035
4. Перфильева Д.В. Исследование динамики фетоплацентарной свободно циркулирующей ДНК в крови беременных женщин в рамках неинвазивного пренатального тестирования (НИПТ), выполненного методом полупроводникового секвенирования. Международная научная конференция школьников «XXXI Сахаровские чтения»; 15-16 мая 2021; г. Санкт-Петербург. URL: http://www.school.ioffe.rU/readings/2021/results2.html#bio Видео доклада: https://www.youtube.com/wa tch?v=nUAnuiaANrI&list=PLxHGRk4XKFFVULveoZh8SqsH0xc7jh4tr&index=21
5. Шавернев М.Н., Логинова Е.В., Наток С.Т. Исследование анеуплоидий плода у женщин, обратившихся в лабораторию по показаниям УЗИ или комбинированного скрининга, в рамках неинвазивного пренатального тестирования (НИПТ) методом полупроводникового ионного секвенирования. Международная научная конференция школьников «XXXI Сахаровские чтения», 15-16 мая 2021; г. Санкт-Петербург. URL: http://www.school.ioffe.ru/readings/2021/results2.html#bio. Видео доклада: https://www.youtube.com/watch?v=WoZzlwI3d9M&list=PLxHGRk4XKFFVULveoZh8SqsH0xc7jh4tr&index=25
REFERENCES
1. Order of the Ministry of Health of the Russian Federation of April 24, 2018 No. 186 «On approval of the Concept of predictive, preventive and personalized medicine». (in Russian]
2. Moisova D.L., Gorodin V.N., Skoblikov N.E., Zotov S.V., Tikhonenko Yu.V. Features of polymorphism of some genes of the hemostasis system in patients with COVID-19. Meditsinskiy vestnik Bashkortostana [Medical Bulletin of Bashkortostan]. 2021; 16 (6 (96]]: 35-40. (in Russian]
3. Kiyasov A.P., Deev, R.V. Kiyasova E.V., Gumerova A.A. Medical education at the crossroads. How to step into the future of medicine and the medicine of the future? Geny i kletki [Genes & Cells]. 2017; XII (4]: 91-6. DOI: https://www.doi.org/ 10.23868/201707035 (in Russian]
4. Perfil'yeva D.V. The pregnant women blood fetoplacental circulating free DNA dynamics study in non-invasive prenatal testing (NIPT] performed by semiconductor sequencing. International Scientific Conference of Schoolchildren «XXXI Sakharovskiye chteniya»; May 15-16, 2021; St. Petersburg. URL: http://www.school.ioffe.ru/readings/2021/results2.html#bio. Video report: https://www.youtube.com/watch?v=nUAnuiaANrI&list=PLxHGRk4XKFFVULveoZh8SqsH0xc7jh4tr&index=21 (in Russian]
5. Shavernev M.N., Loginova E.V., Natok S.T. The fetal aneuploidy study in women turned to laboratory for indications of ultrasound or combined screening, as part of non-invasive prenatal testing (NIPT] using semiconductor ion sequencing. International Scientific Conference of School Students «XXXI Sakharovskiye chteniya»; May 15-16, 2021; St. Petersburg. URL: http://www.school.ioffe.ru/readings/2021/results2.html#bio. Video report: https://www.youtube.com/watch?v=nUAnuiaANrI &list=PLxHGRk4XKFFVULveoZh8SqsH0xc7jh4tr&index=21 (in Russian]
