María Fernanda Correa1, María del Rosario Sánchez2 y Andrés Mújica3.
1Magíster en Ciencias Fisiológicas, mención Bioquímica, Profesor Agregado, Cátedra de Bioquímica, Escuela de Medicina “Luís Razetti” y Sección de Biología Molecular de Agentes Infecciosos. Instituto de Medicina Experimental, Facultad de Medicina, Universidad Central de Venezuela. Venezuela
2Magíster en Educación, Profesor Asociado, Cátedra de Bioquímica, Escuela “Luís Razetti” y Sección de Bioquímica Médica, Instituto de Medicina Experimental, Facultad de Medicina, Universidad Central de Venezuela. Venezuela
3Profesor Asistente, Cátedra de Bioquímica, Escuela “Luís Razetti” y Sección de Bioquímica Médica, Instituto de Medicina Experimental, Facultad de Medicina, UCV. Venezuela
Financiamiento: Proyecto PI 09-00-6021-2005 del Consejo de Desarrollo Científico y Humanístico de la Universidad Central de Venezuela; Escuela de Medicina “Luís Razetti”, de la Universidad Central de Venezuela y Proyecto Agenda Salud 98-003363 de Fomento Nacional de Ciencia y Tecnología (FONACIT).Venezuela.
María Fernanda Correa, imataca@yahoo.com, Tel. 6053658
Resumen
El reciente progreso de la investigación científica ha aumentado notablemente el conocimiento básico, en biología molecular y genética, requerido en la formación de los médicos. Los profesores de Bioquímica en las Facultades de Medicina tienen un gran reto no sólo en transmitirles a los estudiantes una base sólida y actual de nueva información, sino motivarlos hacia la investigación. Una de las estrategias de educación que puede proporcionar este logro, es la adquisición de la información de una manera “aprenderhaciendo”. Para probar el efecto de una actividad práctica, la Cátedra de la Bioquímica de la Escuela de Medicina “Luis Razetti”, de la Universidad Central de Venezuela realizó en su curso regular 2005-2006 una actividad práctica piloto para introducir las técnicas básicas en biología molecular. En esta experiencia del laboratorio, los estudiantes pudieron aislar ADN de diversas muestras humanas, realizar una reacción de PCR y visualizar el producto de PCR mediante electroforesis en geles de agarosa. También incluimos información sobre tópicos éticos de la investigación en genómica como consentimientos informados y donación de muestras biológicas a un biobanco. Al final de la actividad, se les solicitó información usando una encuesta voluntaria y anónima, sobre el impacto de la actividad práctica en la adquisición del conocimiento propuesto. Las respuestas de los estudiantes demostraron que la actividad práctica les fue de gran utilidad, expresaron la importancia de esta clase de herramientas educacionales en su proceso de aprendizaje y recomendaron la inclusión de más actividades prácticas en el plan curricular de la asignatura Bioquímica.
Palabras Claves: Enseñanza de la ciencia, genética médica, polimorfismos.
]]> AbstractRecent progress of scientific research has notably increased the basic knowledge in genetic and molecular biology, required by medical doctors. Biochemistry educators in medical schools are challenged not only, to provide students with a strong and updated base with this new information, but also to engage them into the scientific process. One of the newest educational tools that could provide this achievement is the acquisition of information by learning-doing, like laboratory activities. In order to evaluate the impact of laboratory work over medical development a pilot experience was held at the Biochemistry Department of “Luis Razetti” Medical School, at Universidad Central de Venezuela from 2005 to 2006. Basic techniques in molecular biology were introduced to registered students and they were able to isolate DNA from different human samples, perform a PCR reaction and visualize the PCR product in agarose electrophoresis gel. We also included information about ethical issues regarding information for genetic and genomic research, such an informed consent and donation of biological samples to biobank, very actual and important information for medical doctor.At the end of the activity, the students were asked, by using a voluntary and anonymous survey, about the impact of the laboratory knowledge acquisition. The result of the survey reported, that the students considered these laboratory activities important and useful tools in their learning process. We received their suggestion to include more laboratory activities in the Biochemistry curricular program.
Keywords: Teaching science, medical genetics, polymorphism
Recibido: 30/11/2007 Aceptado: 12/05/2008
Introducción
La investigación en el área de genética y biología molecular ha cambiado enormemente en los últimos años y ya se dispone de un amplia información debido a la secuenciación completa del genoma humano y a la identificación de miles de polimorfismos genéticos, algunos de los cuales se asocian al desarrollo de enfermedades, a la respuesta individual observada a los agentes externos y a los fármacos utilizados en la terapéutica médica. Esta información ya se utiliza en los programas de prevención y diagnóstico precoz de enfermedades monogénicas y complejas en muchos países, así como comienza a ser requerida en el diseño de terapéuticas individualizadas (farmacogenómica). Además de la genómica, la posibilidad de comparar patrones de expresión de genes a gran escala ha hecho posible disponer en la actualidad de listas de genes expresados diferencialmente entre las células o tejidos obtenidas de individuos sanos y enfermos, investigación de amplia utilidad médica ya que permite y permitirá la selección de nuevos blancos moleculares de la terapéutica médica. La enseñanza de estas nuevas disciplinas, de alto impacto en el quehacer médico, requiere de su introducción en los programas de enseñanza en las facultades de medicina.
La Cátedra de Bioquímica de la Escuela “Luís Razetti”, de la Facultad de Medicina, de la Universidad Central de Venezuela, atiende a los estudiantes del primer año de la carrera, y en ella se imparten los conocimientos básicos requeridos en estas áreas; pero a pesar de ser una asignatura teóricopráctica, las limitaciones principalmente económicas han hecho cada vez más difícil incorporar actividades prácticas a la enseñanza. Además, la caducidad de los equipos ya no permite plantearse actividades cónsonas con los adelantes técnicos de la investigación científica. Esta situación ha traído como consecuencia que los estudiantes tengan muy pocas oportunidades de ponerse en contacto con las técnicas de laboratorio que se usan en Bioquímica actualmente.
En otros países, también ha ocurrido una disminución del número de actividades de laboratorio que realizan los estudiantes de medicina, por razones políticas y económicas1,2,3, lo cual ha llevado a algunos autores a sostener que ésta puede ser una de las causas de la disminución del número de médicos que se dedica a la investigación científica, tanto en los países más industrializados, como en los menos1,4,5. Algunos investigadores han sugerido que el distanciamiento de los médicos de la investigación científica, básica y clínica, puede dificultar la transferencia óptima y a tiempo de los hallazgos del laboratorio a la resolución de los problemas de los pacientes1,2, como ocurre con la vasta información derivada de la investigación en genómica y proteómica. En opinión de algunos, la incorporación a actividades de laboratorio en el pre-grado puede contribuir a revertir esta situación1,3, opinión que compartimos.
Es por ello que nuestros esfuerzos están dirigidos a incorporar a los estudiantes en actividades de investigación, como una forma de enseñar la ciencia haciéndola6,7,8, y no una forma de enseñar la ciencia solo haciendo simulaciones, sino incorporando a los estudiantes a la producción de conocimiento. Sin embargo, hacer esto con poblaciones estudiantiles numerosas como las cursantes de Bioquímica, con una matricula de aproximadamente de 300 estudiantes, plantea varios problemas. En primer lugar, los relacionados a la logística necesaria para ello y, en segundo lugar, y profundamente relacionado a las posibilidades de éxito de tal empresa, la actitud con la cual esta actividad sea considerada por los estudiantes útil y valiosa para su proceso de aprendizaje. A esto se le suma, lo referente a los resultados experimentales en si mismos, los cuales deben lograrse con la exactitud y reproducibilidad requerida, mucho más si ellos arrojan información referente a variabilidad genética asociada o no a enfermedad.
Como una forma de medir nuestra capacidad en la realización de una actividad práctica de esta naturaleza y de ponderar los factores que puedan afectar una eventual incorporación de los estudiantes a la determinación por ejemplo, de la prevalencia de un polimorfismo genético en una población, asociado o no al desarrollo de enfermedades, se realizó una actividad práctica piloto en el curso 2005-2006, en la cual se logró que los estudiantes obtuvieran muestra biológicas humanas (cabello, células epiteliales de la boca, sangre y piel) y aislaran el ADN. Además, se le enseñó como amplificar un segmento de ADN por medio de la reacción en cadena de la polimerasa (Polimerase chain reaction: PCR), y el producto de esta reacción fue detectado mediante una electroforesis en geles de agarosa. Adicionalmente a los objetivos puramente académicos, dirigidos a mejorar la comprensión de los contenidos del tema de Biología Molecular, la realización de esta actividad práctica tuvo los siguientes objetivos instruccionales:
]]>1) Medir las actitudes de los estudiantes hacia este tipo de actividades, ya que tradicionalmente, la asignatura Bioquímica no figura entre las asignaturas preferidas por los estudiantes de Medicina. Esto era necesario, porque una actitud favorable, maximiza las posibilidades de éxito de una actividad que requiere una inversión tan grande de recursos económicos y de tiempo.
2) Evaluar la factibilidad de la realización de una actividad en la cual los propios estudiantes puedan realizar los experimentos necesarios para la resolución de un problema o suministro de una información, de una manera eficiente, organizada y disciplinada.
La escogencia de ese tema nos planteó una ventaja adicional al permitir la discusión sobre los aspectos éticos de la investigación científica en genómica, al tocar el tema de los consentimientos informados para la obtención de muestras biológicas y los requeridos para su donación a un biobanco, así como una breve instrucción sobre consejos genéticos, actividades donde los médicos de cualquier especialidad deberán involucrarse, debido a lo rápido que avanza la información en genética y su uso en medicina.
Métodos
Actividad práctica
En la actividad participaron aproximadamente 250 estudiantes de primer año, cursantes de la asignatura Bioquímica. Las actividades prácticas se realizaron utilizando equipos y reactivos pertenecientes a la Sección de Investigación Biología Molecular de Agentes Infecciosos.
Se realizó la actividad en dos sesiones de 3 horas de duración cada una. En la primera de ellas se realizó el aislamiento de ADN de las diferentes muestras biológicas siguiendo protocolos previamente descritos, escogiéndose varios métodos sencillos y que no involucran el manejo y uso de sustancias toxicas9,10, 11,12,13. Los métodos utilizados permitieron la visualización de ADN de alto peso molecular al ser analizados mediante electroforesis, y suficiente material genético de óptima calidad para ser amplificado mediante PCR. Para la obtención de las muestras de cabello, piel, sangre y células de la mucosa oral de sus compañeros, los estudiantes debieron obtener sus respectivos consentimientos informados.
Una de las autoras realizó la amplificación de un blanco molecular presente en el genoma de un grupo de microorganismos (micoabacterias), y de cuya amplificación resulta un fragmento de ADN que posee variaciones intragénicas que permiten la diferenciación de las especies mediante digestión de producto de PCR con varias enzimas de restricción, similar al requerido en algunos casos para detectar un polimorfismo genético.
La digestión de los productos de PCR con enzimas de restricción, fue seguida del análisis de los polimorfismos de longitud de los fragmentos de restricción (Restriction fragment length polymorphisms: RFLP) generados, para lo cual en la segunda actividad práctica los estudiantes realizaron una electroforesis en geles de agarosa de los productos de PCR digeridos con diferentes enzimas de restricción, que fueron tratados con bromuro de etidio, lo que permitió su visualización de los patrones de restricción obtenidos, permitiendo la identificación de los microorganismos problema mediante el uso de un algoritmo14, que es un procedimiento similar al que se usaría para la detección de variaciones genéticas humanas.
]]> Indagación de las actitudes estudiantiles:Después de realizadas las actividades prácticas, se recogió la opinión de los estudiantes mediante una encuesta de cuatro preguntas abiertas:
1) ¿Te gustó la práctica?
2) ¿Qué sientes que aprendiste?
3) ¿Crees que son útiles las prácticas?
4) ¿De cuál(es) otro(s) tema(s) del programa crees que pueda ser útil realizar una práctica?
Resultados
Resultado de la actividad práctica
Se pudo constatar que la mayoría de los estudiantes participó en la realización de la práctica. Algunos como donantes y otros como recolectores de las muestras de cabello, piel, sangre y células de mucosa oral. En cada caso se pidió y se obtuvo el consentimiento informado de los donantes. Igualmente, se pudo constatar que los estudiantes, a pesar de que la mayoría no tenía un entrenamiento en técnicas de laboratorio, pudieron realizar satisfactoriamente los experimentos que se le plantearon, ya que se trata de procedimientos sencillos.
]]> Actitudes de los estudiantes205 estudiantes de primer año de Medicina de la Escuela “Luis Razetti” respondieron voluntariamente y de manera anónima la encuesta. De ellos, sólo 4 manifestaron que no les gustó la práctica, emitiendo, igualmente, opiniones poco favorables a la realización de este tipo de actividades. De los que manifestaron que sí les gustó la actividad, algunos dieron respuestas escuetas, pero otros argumentaron sus posiciones. Este último tipo de respuesta puede dar una idea de la actitud con la cual los estudiantes acogieron la actividad realizada.
Algunas repuestas estuvieron centradas en la relación de la práctica con la teoría:
- “… fue una experiencia interesante y muy útil para comprender y entender las técnicas de aislamiento de DNA, PCR, además de aspectos legales como lo del consentimiento informado”
- “Comprobar que la teoría que se estudia de verdad existe”
Otras se focalizaron en los aspectos experimentales
- “Aparte de entender toda la parte teórica del tema, siento que estuve más cerca de la realidad de la bioquímica”
- “Más que el aprendizaje de procedimientos (el cual considero importante) me sirvió para darme cuenta de la importancia en los cuidados que eviten la contaminación de muestras”
]]> - “Debe estar muy claro que mediante la práctica el aprendizaje es más fácil que mediante clases teóricas. De tal manera que la PCR, el aislamiento de ADN y la electroforesis y su entendimiento y relación con la teoría, fue de fácil aprendizaje”- “Primero siento que me ofreció una visión de la aplicación de la bioquímica y de esta en la medicina experimental”
Algunos estudiantes manifestaron que el procedimiento les pareció mucho más sencillo de lo que esperaban:
- “Siento que esta práctica me ayudó a entender que el DNA no es tan “aislado” y utópico como pensaba. Quiero decir con esto que entendí que el DNA está al alcance”
- “Creo que le dio a algo que se creía místico una aplicación que hace ver las cosas fáciles y en forma tridimensional además los aspectos teóricos se encuentran más fáciles con la práctica”
En algunas respuestas puede notarse que los estudiantes valoraron la actividad práctica como una forma más eficiente de aproximarse al conocimiento bioquímico:
- “... no hay mejor aprendizaje que el que se adquiere por medio de la práctica y la vivencia de la situación, si eso se complementa con el conocimiento teórico, no se superaría el nivel de aprendizaje con ningún otro método”
- “Cualquier otro que se pueda sería excelente. De verdad que te queda en la cabeza lo que uno hace”.
]]> - “... son pedagógicas y dan un aspecto científico a la medicina”
Finalmente, algunos estudiantes en sus respuestas tocaron los aspectos afectivos y emocionales del aprendizaje:
- “... te ayudan a tomarle más cariño a la materia y a verle utilidad”
- “Le ves más sentido a la teoría y te estimula a estudiar”
“... es una manera más dinámica, entretenida y divertida de aprender”
Sólo cuatro estudiantes manifestaron que no les gustó la práctica y uno de ellos consideró que se trató de una actividad que no tiene que ver con el ejercicio de la medicina.
Cuando se preguntó a los estudiantes cuáles temas deberían tener prácticas, la mayoría consideró que deberían ser los de “metabolismo” y “enzimas”.
El análisis cuantitativo de las respuestas de los estudiantes, después de categorizarlas, muestra que más del 50% de los estudiantes encontró que la actividad práctica les permitió relacionarla con los conocimientos teóricos. Al 42% le pareció útil para ponerse en contacto con la bioquímica experimental y el 48% manifestó que les permitió entender las técnicas de aislamiento de DNA, de la amplificación de un segmento de él y su identificación por medio de geles de agarosa. En conjunto, el 98% de los estudiantes dio respuestas favorables a la realización de la actividad.
Conclusiones
]]> La prueba piloto realizada permitió evaluar la capacidad de la Cátedra de Bioquímica para realizar una actividad de laboratorio en la cual se involucre a los estudiantes a la producción de conocimiento científico, conocer la actitud de los estudiantes ante la realización de ellas y afinar los detalles logísticos que permitirán realizar exitosamente en el futuro la actividad. La experiencia nos permite concluir que es un proyecto factible puesto que se constató que las técnicas empleadas son sencillas y fáciles de aprender por los estudiantes de primer año.Recabar la opinión de los estudiantes aportó información sobre la importancia de las actividades prácticas como estrategia de enseñanza. Más del 50% de ellos las consideran como muy importantes para encontrarle sentido a los conocimientos teóricos, opinión que viene a apoyar el punto de vista de algunos investigadores, los cuales sostienen que debe revisarse la enseñanza de la ciencia basada en los contenidos, lo cual no sólo contribuiría a lograr un aprendizaje más eficiente, sino a cambiar concepciones epistemológicas que pueden dificultarlo15,16,17.
Las respuestas de los estudiantes a la encuesta parecen dar la razón a Hudson, quien plantea que el trabajo práctico de laboratorio sirve para motivar, estimulando el interés y la diversión, enseñar el manejo de un laboratorio, propiciar el conocimiento de los conceptos científicos y desarrollar las “actitudes científicas”7.
El análisis de nuestros resultados permite predecir que es posible realizar la actividad propuesta y que, con apoyo institucional es posible vincular los estudios médicos a las actividades de investigación científica; así como modernizar la enseñanza de la ciencia en la universidad venezolana, trascendiendo las prácticas tradicionales de laboratorio por unas que involucren a los estudiantes en la producción de conocimientos. Pero el apoyo institucional no se limita al aporte de recursos económicos, sino a la disposición de los profesores investigadores a permitir que la mayoría de los estudiantes, no sólo unos pocos elegidos, manipulen equipos y tengan acceso a las áreas donde ellos se encuentran.
No se pretende que todos los estudiantes de medicina se conviertan en investigadores, para lo cual una sola actividad sería insuficiente, sino que se hagan conscientes de la forma en la cual se obtiene el conocimiento en ciencias naturales y de que este proceso, el de producción de conocimiento, está a su alcance, si alguna vez en el futuro, su experiencia clínica le plantea preguntas que requieren de la actividad de laboratorio para ser contestadas.
Agradecimientos
Queremos agradecer a nuestros compañeros de Cátedra (profesores y empleados) y a nuestros estudiantes por habernos permitido probar que es posible hacer una actividad práctica de esta naturaleza. Sin su ayuda no hubiese sido posible.
Referencias
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