我校本科生参加国际基因工程机器大赛(iGEM)获佳绩
文章来源:School of Life Science and Technology            发布日期:2016-11-28            浏览次数:2038

美国东部时间10月31日上午,2016年国际基因工程机器大赛(the International Genetically Engineered Machine Competition, iGEM)全球总决赛在美国波士顿海因斯会议中心落下帷幕。今年的iGEM大赛吸引了来自世界各地的300多支队伍参赛,包括哈佛大学、麻省理工学院、斯坦福大学等众多世界顶尖名校,国内有清华大学、北京大学、复旦大学、上海交大等40所高校共52支队伍参赛,竞争十分激烈。我校派出ShanghaiTechChina(A队)和ShanghaiTechChina-B(B队)两支本科生队伍参赛,分别获得金奖和银奖的好成绩。这是我校本科生第一次参与大型顶级国际学术竞赛,参加比赛的同学非常年轻,都是刚升入大二或大三的本科生,面对众多来自国内外顶尖高校的队伍,取得这样的好成绩实属不易。

 

A队由来自生命学院的刘奕(队长)、朱灏龙(队长)、钱乐琛、顾世杰、陈益帆、巴方、庄蕾、郑纬彤、叶沁颖、王俏琦、杨昊楠,物质学院的张家铭、王康和信息学院的沈逸飞等14人组成,指导老师是物质学院助理教授钟超,另外生命学院助理教授沈伟、免疫化学研究所副研究员聂焱、物质学院助理教授米启兮在课题开展过程中给了很多指导和帮助。A队探索用生物膜为平台实现高效率、低成本的人工光合产氢,取得了很大进展,项目成果获得了金奖。A队还参与了由国际高校共同研究的Interlab项目,实现了绿色荧光蛋白表征的标准化,获得了iGEM组委会的特殊嘉奖。


B队由来自生命学院的贾晓宁(队长)、艾申建、陈铭哲、葛徐麟、李德康、李天昊、陈琳、刘可馨、秦逸澄,信息学院的荣宇阳、袁蕴哲和物质学院的张帆、祝亿灵等13人组成,指导老师是生命学院助理教授沈伟,另外,物质学院助理教授钟超、免疫化学研究所研究生刘族凯在课题开展过程中给予了很多指导和帮助。B队开发一种可用于治疗炎症性肠病(IBD)的微生物药囊,方案包括探测疾病、调控行为、治疗疾病、安全保障四个模块,项目成果获得了银奖。


本次比赛从筹备到最后参赛都展现了我校学子的科创热情和独立自主精神。筹备阶段就吸引了众多不同学院的学生参与头脑风暴,经过两轮评审最终确定两支队伍参赛。在项目实施阶段,队员们坚持自主设计和完成实验,学术讨论贯穿始终。后期的行程安排、网站搭建、演讲海报、项目展示等各个环节也全由学生独立完成。


我校两支队伍此次获得优秀的成绩,充分体现了我校学科交叉的培养理念。同时,成绩的获得也离不开学校和学院各部门的大力支持。钟超老师和沈伟老师在整个项目的筹备和实施过程中引领和督促学生脚踏实地取得进展。生命学院的本科生教学实验中心为此次比赛提供了实验经费和工作平台,实验中心的老师也给予队员们实验技术上的悉心指导。我校与国家级大科学设施融为一体的区位优势也在本次比赛中得到体现。A队和B队都有部分实验需要用到透射电子显微镜。邻近的国家蛋白质科学中心?上海为两队协调机时、提供技术指导,帮助两队顺利获得数据,为两队获取好成绩做出了很大贡献。此外,物质学院、免疫化学研究所、iHuman研究所、学生事务处等多个部门都给予了大力支持。


通过参加iGEM这类高水平的国际竞赛,同学们不仅学术能力得到巨大提高,沟通协调能力和团队合作能力也得到极大的锻炼和提升。这种能力的培养而非单纯的知识灌输,充分体现了上科大培养科技创新人才的办学理念。


比赛结束后,钟超老师还特意带着参赛队员参观了他曾经工作过的麻省理工学院合成生物学中心,中心的研究生和我校学生进行了面对面交流。A队成员纷纷表示,回来后会再继续完成项目,争取发表一篇SCI论文;而B队队长表示希望明年继续参赛,给下一届队伍提供更多的参赛经验。

 

iGEM是美国麻省理工学院在2003年发起的合成生物学领域的国际性学术比赛,至今已有13年的历史。大赛鼓励创意创新、学科交叉,同时又关注与生产实际、社会问题之间的紧密联系。参与比赛的众多队伍围绕特定主题,针对能源、医疗、环境等不同应用领域确立自己的项目,设计模型并利用实验验证、实现。前期项目研究在各参赛队伍所在机构进行,竞赛在美国举行,通过多轮海报展示和项目演讲,评选出金、银、铜奖,以及多个单项奖。历年来,参赛队伍相关研究成果不少在《Science》、《Nature》等国际顶级学术期刊上发表,足以凸显这项大赛的水平和价值。

 

【项目简介】

A队项目:Solar Hunter(太阳能猎人)(获金奖)

生物膜(Bioflim)在很多领域(比如在生物发酵工业和废水处理工业中)往往是令人讨厌的东西,究其原因,是由于生物膜会在物体表面凝聚成牢固的膜状物。然而,这种性质可以使生物膜成为高效催化反应的一个固相平台。

A队选择CsgA这种组成大肠杆菌体外生物膜的单体蛋白、半导体纳米棒/量子点、产氢酶作为研究对象, 目标是构成一个高效率、低成本的人工光合产氢体系。他们提出了两种实现高效产氢的策略。第一种策略通过合成生物学方法,构建出两种细菌:其中一种细菌分泌的生物膜纳米纤维能够锚定纳米棒,另一种细菌负责生产产氢酶;生物膜不仅起到固定纳米棒、回收纳米材料的作用,还能避免和减轻无机纳米材料对细菌的直接损害,最后在光照条件下,两种细菌合理地分配各自的工作,协同作用实现高效率地产氢。第二种策略是通过基因工程方法,在生物膜上直接固定量子点,并通过短肽tag共价连上产氢酶。当量子点和产氢酶处于合适距离时,量子点可以将太阳光的光子转化为电子,并将电子传递给产氢酶,从而产生氢气, 第二种策略由于时间原因在实验过程中并没有实现,但仍然得到了评委的一致好评和鼓励。

该项目创新点包括:一、通过使用之前让人厌恶的生物膜作为平台,变废为宝,实现高效催化。二、运用多种tag来完成酶与平台的结合,提供了宽广的发展空间,酶的选择具有多样性。三、 构建能生产生物膜以及生产功能性酶的两种细菌,具有鲜明的合成生物学特色,而细菌和无机纳米材料结合,又巧妙地体现了和材料科学等其他学科交叉的特点。

B队项目:GUTRIO(肠道超级玛丽)(获银奖)

越来越多人患上肠道疾病,严重影响了健康状况和生活质量,目前却鲜有治疗方法可以根治。更加令人叹息的是,目前公众对肠道疾病的认识还远远不够。B队针对炎症性肠炎(IBD),首先展开调查和公共教育,提供公众认识;然后决定选择肠道自己的居民——大肠杆菌作为药囊,来自动探测疾病、调控行为和治疗疾病,如同“超级玛丽”一般完成“超级任务”。为了能够自动检测IBD,通过基因工程手段,GUTRIO被装上一氧化氮感受器,用于搜寻IBD患部的高浓度的一氧化氮;为了能够治疗IBD,GUTRIO在检测到一氧化氮之后,开始分泌治疗因子(表皮生长因子,EGF),促进患部修复。此外,项目中还引入细菌的群体感应系统,使得只要一小部分细菌感受到一氧化氮,便可引起周围更多的细菌同步表达EGF,达到最佳治疗效果。GUTRIO在结束任务后,将通过事先安装的死亡开关(kill switch)杀死自己,从而提高生物安全性。此外,B队还积极与中山大学iGEM团队合作,验证了细菌表达的EGF可以治疗患有IBD的模型小鼠。

两支队伍的项目wikipage:

http://2016.igem.org/Team:ShanghaitechChina

http://2016.igem.org/Team:ShanghaiTechChina_B