美國(guó)東部時(shí)間10月31日上午，2016年國(guó)際基因工程機(jī)器大賽（the International Genetically Engineered Machine Competition, iGEM）全球總決賽在美國(guó)波士頓海因斯會(huì)議中心落下帷幕。今年的iGEM大賽吸引了來(lái)自世界各地的300多支隊(duì)伍參賽，包括哈佛大學(xué)、麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)等眾多世界頂尖名校，國(guó)內(nèi)有清華大學(xué)、北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、上海交大等40所高校共52支隊(duì)伍參賽，競(jìng)爭(zhēng)十分激烈。我校派出ShanghaiTechChina（A隊(duì)）和ShanghaiTechChina-B（B隊(duì)）兩支本科生隊(duì)伍參賽，分別獲得金獎(jiǎng)和銀獎(jiǎng)的好成績(jī)。這是我校本科生第一次參與大型頂級(jí)國(guó)際學(xué)術(shù)競(jìng)賽，參加比賽的同學(xué)非常年輕，都是剛升入大二或大三的本科生，面對(duì)眾多來(lái)自國(guó)內(nèi)外頂尖高校的隊(duì)伍，取得這樣的好成績(jī)實(shí)屬不易。

A隊(duì)由來(lái)自生命學(xué)院的劉奕（隊(duì)長(zhǎng)）、朱灝龍（隊(duì)長(zhǎng)）、錢(qián)樂(lè)琛、顧世杰、陳益帆、巴方、莊蕾、鄭緯彤、葉沁穎、王俏琦、楊昊楠，物質(zhì)學(xué)院的張家銘、王康和信息學(xué)院的沈逸飛等14人組成，指導(dǎo)老師是物質(zhì)學(xué)院助理教授鐘超，另外生命學(xué)院助理教授沈偉、免疫化學(xué)研究所副研究員聶焱、物質(zhì)學(xué)院助理教授米啟兮在課題開(kāi)展過(guò)程中給了很多指導(dǎo)和幫助。A隊(duì)探索用生物膜為平臺(tái)實(shí)現(xiàn)高效率、低成本的人工光合產(chǎn)氫，取得了很大進(jìn)展，項(xiàng)目成果獲得了金獎(jiǎng)。A隊(duì)還參與了由國(guó)際高校共同研究的Interlab項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)了綠色熒光蛋白表征的標(biāo)準(zhǔn)化，獲得了iGEM組委會(huì)的特殊嘉獎(jiǎng)。

B隊(duì)由來(lái)自生命學(xué)院的賈曉寧（隊(duì)長(zhǎng)）、艾申建、陳銘哲、葛徐麟、李德康、李天昊、陳琳、劉可馨、秦逸澄，信息學(xué)院的榮宇陽(yáng)、袁蘊(yùn)哲和物質(zhì)學(xué)院的張帆、祝億靈等13人組成，指導(dǎo)老師是生命學(xué)院助理教授沈偉，另外，物質(zhì)學(xué)院助理教授鐘超、免疫化學(xué)研究所研究生劉族凱在課題開(kāi)展過(guò)程中給予了很多指導(dǎo)和幫助。B隊(duì)開(kāi)發(fā)一種可用于治療炎癥性腸?。↖BD）的微生物藥囊，方案包括探測(cè)疾病、調(diào)控行為、治療疾病、安全保障四個(gè)模塊，項(xiàng)目成果獲得了銀獎(jiǎng)。

本次比賽從籌備到最后參賽都展現(xiàn)了我校學(xué)子的科創(chuàng)熱情和獨(dú)立自主精神。籌備階段就吸引了眾多不同學(xué)院的學(xué)生參與頭腦風(fēng)暴，經(jīng)過(guò)兩輪評(píng)審最終確定兩支隊(duì)伍參賽。在項(xiàng)目實(shí)施階段，隊(duì)員們堅(jiān)持自主設(shè)計(jì)和完成實(shí)驗(yàn)，學(xué)術(shù)討論貫穿始終。后期的行程安排、網(wǎng)站搭建、演講海報(bào)、項(xiàng)目展示等各個(gè)環(huán)節(jié)也全由學(xué)生獨(dú)立完成。

我校兩支隊(duì)伍此次獲得優(yōu)秀的成績(jī)，充分體現(xiàn)了我校學(xué)科交叉的培養(yǎng)理念。同時(shí)，成績(jī)的獲得也離不開(kāi)學(xué)校和學(xué)院各部門(mén)的大力支持。鐘超老師和沈偉老師在整個(gè)項(xiàng)目的籌備和實(shí)施過(guò)程中引領(lǐng)和督促學(xué)生腳踏實(shí)地取得進(jìn)展。生命學(xué)院的本科生教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心為此次比賽提供了實(shí)驗(yàn)經(jīng)費(fèi)和工作平臺(tái)，實(shí)驗(yàn)中心的老師也給予隊(duì)員們實(shí)驗(yàn)技術(shù)上的悉心指導(dǎo)。我校與國(guó)家級(jí)大科學(xué)設(shè)施融為一體的區(qū)位優(yōu)勢(shì)也在本次比賽中得到體現(xiàn)。A隊(duì)和B隊(duì)都有部分實(shí)驗(yàn)需要用到透射電子顯微鏡。鄰近的國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)中心?上海為兩隊(duì)協(xié)調(diào)機(jī)時(shí)、提供技術(shù)指導(dǎo)，幫助兩隊(duì)順利獲得數(shù)據(jù)，為兩隊(duì)獲取好成績(jī)做出了很大貢獻(xiàn)。此外，物質(zhì)學(xué)院、免疫化學(xué)研究所、iHuman研究所、學(xué)生事務(wù)處等多個(gè)部門(mén)都給予了大力支持。

通過(guò)參加iGEM這類(lèi)高水平的國(guó)際競(jìng)賽，同學(xué)們不僅學(xué)術(shù)能力得到巨大提高，溝通協(xié)調(diào)能力和團(tuán)隊(duì)合作能力也得到極大的鍛煉和提升。這種能力的培養(yǎng)而非單純的知識(shí)灌輸，充分體現(xiàn)了上科大培養(yǎng)科技創(chuàng)新人才的辦學(xué)理念。

比賽結(jié)束后，鐘超老師還特意帶著參賽隊(duì)員參觀(guān)了他曾經(jīng)工作過(guò)的麻省理工學(xué)院合成生物學(xué)中心，中心的研究生和我校學(xué)生進(jìn)行了面對(duì)面交流。A隊(duì)成員紛紛表示，回來(lái)后會(huì)再繼續(xù)完成項(xiàng)目，爭(zhēng)取發(fā)表一篇SCI論文；而B(niǎo)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)表示希望明年繼續(xù)參賽，給下一屆隊(duì)伍提供更多的參賽經(jīng)驗(yàn)。

iGEM是美國(guó)麻省理工學(xué)院在2003年發(fā)起的合成生物學(xué)領(lǐng)域的國(guó)際性學(xué)術(shù)比賽，至今已有13年的歷史。大賽鼓勵(lì)創(chuàng)意創(chuàng)新、學(xué)科交叉，同時(shí)又關(guān)注與生產(chǎn)實(shí)際、社會(huì)問(wèn)題之間的緊密聯(lián)系。參與比賽的眾多隊(duì)伍圍繞特定主題，針對(duì)能源、醫(yī)療、環(huán)境等不同應(yīng)用領(lǐng)域確立自己的項(xiàng)目，設(shè)計(jì)模型并利用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證、實(shí)現(xiàn)。前期項(xiàng)目研究在各參賽隊(duì)伍所在機(jī)構(gòu)進(jìn)行，競(jìng)賽在美國(guó)舉行，通過(guò)多輪海報(bào)展示和項(xiàng)目演講，評(píng)選出金、銀、銅獎(jiǎng)，以及多個(gè)單項(xiàng)獎(jiǎng)。歷年來(lái)，參賽隊(duì)伍相關(guān)研究成果不少在《Science》、《Nature》等國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表，足以凸顯這項(xiàng)大賽的水平和價(jià)值。

【項(xiàng)目簡(jiǎn)介】

A隊(duì)項(xiàng)目：Solar Hunter（太陽(yáng)能獵人）（獲金獎(jiǎng)）

生物膜（Bioflim）在很多領(lǐng)域（比如在生物發(fā)酵工業(yè)和廢水處理工業(yè)中）往往是令人討厭的東西，究其原因，是由于生物膜會(huì)在物體表面凝聚成牢固的膜狀物。然而，這種性質(zhì)可以使生物膜成為高效催化反應(yīng)的一個(gè)固相平臺(tái)。

A隊(duì)選擇CsgA這種組成大腸桿菌體外生物膜的單體蛋白、半導(dǎo)體納米棒／量子點(diǎn)、產(chǎn)氫酶作為研究對(duì)象, 目標(biāo)是構(gòu)成一個(gè)高效率、低成本的人工光合產(chǎn)氫體系。他們提出了兩種實(shí)現(xiàn)高效產(chǎn)氫的策略。第一種策略通過(guò)合成生物學(xué)方法，構(gòu)建出兩種細(xì)菌：其中一種細(xì)菌分泌的生物膜納米纖維能夠錨定納米棒，另一種細(xì)菌負(fù)責(zé)生產(chǎn)產(chǎn)氫酶；生物膜不僅起到固定納米棒、回收納米材料的作用，還能避免和減輕無(wú)機(jī)納米材料對(duì)細(xì)菌的直接損害，最后在光照條件下，兩種細(xì)菌合理地分配各自的工作，協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)高效率地產(chǎn)氫。第二種策略是通過(guò)基因工程方法，在生物膜上直接固定量子點(diǎn)，并通過(guò)短肽tag共價(jià)連上產(chǎn)氫酶。當(dāng)量子點(diǎn)和產(chǎn)氫酶處于合適距離時(shí)，量子點(diǎn)可以將太陽(yáng)光的光子轉(zhuǎn)化為電子，并將電子傳遞給產(chǎn)氫酶，從而產(chǎn)生氫氣， 第二種策略由于時(shí)間原因在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，但仍然得到了評(píng)委的一致好評(píng)和鼓勵(lì)。

該項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)包括：一、通過(guò)使用之前讓人厭惡的生物膜作為平臺(tái)，變廢為寶，實(shí)現(xiàn)高效催化。二、運(yùn)用多種tag來(lái)完成酶與平臺(tái)的結(jié)合，提供了寬廣的發(fā)展空間，酶的選擇具有多樣性。三、 構(gòu)建能生產(chǎn)生物膜以及生產(chǎn)功能性酶的兩種細(xì)菌，具有鮮明的合成生物學(xué)特色，而細(xì)菌和無(wú)機(jī)納米材料結(jié)合，又巧妙地體現(xiàn)了和材料科學(xué)等其他學(xué)科交叉的特點(diǎn)。

B隊(duì)項(xiàng)目：GUTRIO（腸道超級(jí)瑪麗）（獲銀獎(jiǎng)）

越來(lái)越多人患上腸道疾病，嚴(yán)重影響了健康狀況和生活質(zhì)量，目前卻鮮有治療方法可以根治。更加令人嘆息的是，目前公眾對(duì)腸道疾病的認(rèn)識(shí)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。B隊(duì)針對(duì)炎癥性腸炎（IBD），首先展開(kāi)調(diào)查和公共教育，提供公眾認(rèn)識(shí)；然后決定選擇腸道自己的居民——大腸桿菌作為藥囊，來(lái)自動(dòng)探測(cè)疾病、調(diào)控行為和治療疾病，如同“超級(jí)瑪麗”一般完成“超級(jí)任務(wù)”。為了能夠自動(dòng)檢測(cè)IBD，通過(guò)基因工程手段，GUTRIO被裝上一氧化氮感受器，用于搜尋IBD患部的高濃度的一氧化氮；為了能夠治療IBD，GUTRIO在檢測(cè)到一氧化氮之后，開(kāi)始分泌治療因子（表皮生長(zhǎng)因子，EGF），促進(jìn)患部修復(fù)。此外，項(xiàng)目中還引入細(xì)菌的群體感應(yīng)系統(tǒng)，使得只要一小部分細(xì)菌感受到一氧化氮，便可引起周?chē)嗟募?xì)菌同步表達(dá)EGF，達(dá)到最佳治療效果。GUTRIO在結(jié)束任務(wù)后，將通過(guò)事先安裝的死亡開(kāi)關(guān)（kill switch）殺死自己，從而提高生物安全性。此外，B隊(duì)還積極與中山大學(xué)iGEM團(tuán)隊(duì)合作，驗(yàn)證了細(xì)菌表達(dá)的EGF可以治療患有IBD的模型小鼠。

兩支隊(duì)伍的項(xiàng)目wikipage:

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

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