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同济大学生命科学与技术学院两支代表队 双双斩获2020iGEM国际基因工程机器大赛金牌!

发布时间:2020-12-01  

     近日,由同济大学生命科学与技术学院李思远、姜嘉诚、陆雯婷、王皓存等同学组成的Tongji_China代表队与朱俊、肖淳夫等同学组成的Tongji_Software代表队,连同几位来自数学科学学院、设计创意学院、物理科学与工程学院、艺术与传媒学院等学院的同学一起,参加了2020年合成生物学顶尖赛事——国际基因工程机器设计大赛(International Genetically Engineered Machine Competition,iGEM)。经过激烈的角逐,队员们出色地完成项目展示,在提问互动以及海报讲解等环节表现出色,获得国际评委的高度认可与赞赏, 最终2支队伍从全球256支队伍中脱颖而出,双双斩获金牌。


       iGEM最初由美国麻省理工学院主办,是合成生物学领域的顶级国际性学术赛事,如今已经成功举办15届。合成生物学是近年来生命科学领域的新兴研究方向,其目标是通过重组现有基因,构建对生命科学研究或者生产生活实践具有价值的生物系统。iGEM竞赛以合成生物学为基础,更加关注设计生物系统对iGEM社区和社会的实际作用。iGEM要求学生自主选题,设计并构建生物系统并实现对该系统的操控,将其应用于社会中得到反馈加以调整,最终制作wiki网站,海报进行展示,并在会场进行汇报。大赛旨在锻炼学生的自主创新和团队协作能力,同时培养其对科学的热情。参赛学生可将研究所取得的成果提交给 iGEM Foundation,供全球的科学家共享,从而使学生的创新成果拥有更为深远的学术价值和潜在应用价值。每年的竞赛受到 NatureScience等国际权威科学杂志,以及 BBC 等国际主流媒体的关注。

      今年是同济大学参加iGEM的第7个年头,软件队参赛的第3年。Tongji_Software队伍今年开发了名为Synthesis Navigator的合成生物学设计辅助软件(具体内容可参见https://2020.igem.org/Team:Tongji_Software)。为了使合成生物学家能够进行更加高效的设计,软件针对代谢过程进行开发设计,置入了代谢模拟功能,能够根据用户的需求进行大肠杆菌体内代谢环境的模拟,从而一定程度上对工程设计起到指导作用。同时,为了保持项目的延续性和传承性,Synthesis Navigator保留了在前两年的项目中所设计的通路搜索功能,将单纯的通路搜索延伸为对代谢网络的整体分析,并引入逆搜索功能。此外,今年的软件搭载由队员独立整合构建的,名为Synthetic Bay的数据库,相较于去年的软件拥有更完整和全面的数据,为前两项功能提供支持。

  Tongji_China代表队今年的参赛项目名为SHARK (Seek Heme And Reflect cracK) (具体内容可参见https://2020.igem.org/Team:Tongji_China)。慢性下消化道出血是消化道疾病的常见症状之一,其具有出血量少,症状难察觉等特点,常暗示患者体内可能存在其他疾病:如炎症性肠病、血管畸形,甚至恶性肿瘤等,对人体消化道健康有着不良影响。在临床上,医生常借助内窥镜寻找出血点。但这会使患者感到不适,并且很难高效快捷地找到出血点并进行后续治疗。Tongji_China 队伍的SHARK项目为这些棘手的问题带来了新的解决思路。队员们设计了一种能迅速高效地检测慢性下消化道出血出血点的工程益生菌Hetoul (HEme TO ULtrasonic imaging),它们可以通过识别出血点周围的血红素,进而合成可以反射超声信号的气囊蛋白。由此,医生可以根据超声结果定位出血点位置,进一步诊疗慢性下消化道出血。同时,Hetoul 还可以进一步作为辅助筛查下消化道相关疾病的诊断工具,如结直肠癌。

     受到疫情影响,本应在波士顿举行的iGEM竞赛不得不改为线上进行,同时上半年疫情造成学生不能返校的情况也对项目的开展造成了影响。对于Tongji_China队伍来说,项目的实验部分受到很大冲击,因此成员们在确保防疫安全,遵守各项相关准则的情况下提前两个月返校,在暑期完成了很多实验工作,同时完成了大部分的人文实践工作。对于Tongji_Software队伍来说,虽然软件开发的过程可以线上进行,但队员们线上的合作交流效率却受到影响,同时科学调研和社会实践活动也不能很好展开,对项目的开展造成了一定的困难。在返校之后,队员们抓紧仅剩的一个多月时间,在完善软件的开发工作的同时,开展了一系列社会实践活动,使整个项目更加完整。疫情期间,虽然项目进展遭受诸多限制,但两队的队员们依然克服重重困难,最终完成了比赛项目,并通过线上zoom会议进行了项目的最终答辩。







     同济大学本科生院、生命科学与技术学院在整个比赛过程中给予了高度关注与大力支持。生命学院成立了由张敬副院长领衔,多位不同研究领域的老师组成的导师团队进行精心指导。在近一年的备赛过程里,队员们进行了往期项目调研、项目选题、软件功能设计、实验设计、人文实践、算法和建模设计,在全国疫情的艰难环境下,克服重重困难取得了理想的成果。这也是学院重视学科交叉,培养创新人才所取得的又一重大成果。

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