ПРОЕКТНАЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ НА БАЗЕ МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ КАК ФОРМА ПРЕДПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ

• Мараховская Татьяна Алексеевна
• Кузнецов Евгений Олегович
• Филиппова Ольга Владимировна
• Тугуз Аминат Рамазановна
• Скобликов Николай Эдуардович

Резюме

Представлены научно-практические результаты и рабочие программы по итогам работы отдела геномной диагностики коммерческой медицинской лаборатории "СL" 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.

Ключевые слова:проектное обучение; образовательные инновации; персонализированное обучение; генетика; неинвазивное пренатальное тестирование; секвенирование; 4П-медицина

Тенденции развития современного здраво­охранения все более связаны с так называемой 4П-медициной (персонализированной, предиктивной, превентивной, партисипативной), 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 молекулярная 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 восприимчивость к возбудителям и степень тяжести протекания инфекционных болезней в период пандемий, в том числе COVID‑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-генетическим 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 программы 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 "СL" 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 IonChef) Thermo Fisher Scientific методом полупроводникового секвенирования на платформе IonS 5. Количественная оценка библиотек проводилась на флуориметре 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 "СL" ООО "СЛ МедикалГруп" (г. Краснодар), представлен в табл. 1.

План практических занятий по образовательной программе "Медицинская геномика", разработанный и реализуемый сотрудниками коммерческой медицинской лаборатории "СL" 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 фетоплацентарной свободно циркулирующей ДНК в крови беременных в рамках НИПТ, выполненное методом полупроводникового секвенирования.

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 стала 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 ожиданиях 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 "СL" ООО "СЛ МедикалГруп" с Региональным центром выявления и поддержки одаренных детей "Полярис-Адыгея" показывает, что возможно успешное взаимодействие между коммерческими 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 Аргатенко, а также руководителю Регионального центра выявления и поддержки одаренных детей "Полярис-Адыгея" Роману Николаевичу Чумакову за содействие в организации проведения исследования.

Литература

1. Приказ Министерства здравоохранения РФ от 24 апреля 2018 г. № 186 "Об утверждении Концепции предиктивной, 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/watch?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