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iGEM团队:让生物制造改变世界

作者:孙晨、徐泽平、田世豪 来源:校友工作处 时间:2020-04-17 11:20

编者按:国际基因工程机器大赛(International Genetically Engineered Machine Competition,iGEM)由美国麻省理工学院(MIT)于2003年创办,2005年成为国际性学术竞赛,是合成生物学领域的国际顶级大学生科技赛事,每年在美国波士顿举行。大赛赛况和研究成果每年都受到《科学》、《自然》、《科学美国人》、《经济学人》等顶级学术杂志、英国广播公司这样的传统媒体的关注并进行专题报道,具有广泛的国际影响力。我校于2017年开始组织学生参与该项赛事。

美国东部时间2019年11月4日,美国波士顿,2019国际基因工程机器大赛(以下简称iGEM比赛)落下帷幕。在这项国际顶级大学生科技赛事的舞台上,有两支黄皮肤面孔的队伍在参赛的379支队伍中脱颖而出,取得国际金奖,他们来自中国,来自大连,来自澳门新浦京。这是澳门新浦京继去年首次参加iGEM比赛获得银奖和最佳单项奖后,第二次参加这项赛事。从零到金牌,澳门新浦京学子离生物制造改变世界的梦想又迈进了一步。

缘起:“这件事很酷”

2017年9月,对于刚考入生命学院的陈凯迪来说,澳门新浦京的一切都是未知的,不熟悉的伙伴、没经历过的集体生活、新的知识,崭新的未来扑面而来。她未曾想到,因为一次新生入学教育,她似乎看到了未来具体的模样。

那是开学后的第一次级队会,研教楼报告厅里是一张张略显稚嫩的却意气风发的面庞。10余位来自生物工程学院的领导和老师,依次向大一新生介绍学院的情况和自己的研究领域。老师们的叙述仿佛为同学们打开了生物工程学科的大门,那里有好多未知的领域等待他们去开拓。陈凯迪认真的听着每一个老师的描述,她在感受到生命科学无限可能的同时,却被其中一项赛事深深地吸引。“我第一次听说IGEM比赛是在杨君老师的报告中,她充满激情地说这是一项特别牛的比赛,是一项集生物、数学、计算机、设计等多学科交叉的综合性赛事,非常具有创造性和挑战性,对生命科学研究有着重要的推动意义。”陈凯迪说,“Creative!这是老师反复提及的词语。我想创造,我接受挑战,所以I’m in!”

带着对合成生物学的无限向往,200多名本科生加入了学校组织的“IGEM项目培训班”。合成生物学是把生物学、化学、物理学、数学、工程科学、计算机科学等多个学科综合在一起,重新设计和构建的、“工程化”的生物系统,是近年来生命科学领域的新兴方向,课程难度很大,大一的新生很难在课堂上消化新知识。为了不影响正常教学秩序,几乎所有培训课程都会在周末进行,需要牺牲大量的休息时间。即使这样,在为期2个月的培训进入尾声时,仍有几十个学生坚持坐在前几排,努力地弄懂那些晦涩的知识点。

朱婧铱是坚持下来的其中一位。他说:“我印象最深的是第一节课,学校特邀了国内合成生物学领域的‘大牛’张浩千老师,他用深入浅出的语言和事例告诉我们,合成生物学是什么,它能设计并构建新的生物系统,可以让增强人类的健康,可以改善生存环境……这件事很酷!这也是我坚持下来最重要的原因。”

紧张的培训刚一结束,学员们即收到了3月份校内选拔赛的通知。“培训结束的时候,已经开始进入考试周了,根本没有时间准备比赛。”参加2019年比赛,负责公众调查和宣传的王浩博说到,“今年寒假,我们有一半的时间留在学校准备比赛。”

阳春三月,校赛如期进行。经过激烈的比拼,综合平日成绩,共有2支队伍(约30人)脱颖而出,他们将代表学校参加10月底在美国举行的决赛。迎接他们的,除了晋级的喜悦,还有更加艰难的备赛过程。但他们对未来充满希望,因为他们想用自己的力量,对世界做出哪怕一点点美好的改变,而iGEM的舞台可以为他们的梦想助力。

备战:“像打了鸡血一样”

万事开头难。备赛的第一件事就是确定选题。成员们没想到,与选题过程相比,寒假的“历练”只是小巫见大巫。IGEM竞赛分为10个赛道,参赛者需要选择一个赛道自主选题,选题不仅关系着比赛,更蕴含了参赛者对合成生物学未来的探索与思考,其重要性不言而喻。在这个过程中,大家讨论、推翻,再学习再讨论,再推翻,往往要经历长达2个月甚至更久的拉锯战。

“我们每个人几乎每天的都要查阅文献,每周要开2次组会,经常一开就是一下午,反复和老师论证选题的可行性,不行就推翻重来。”第一次参加比赛的时候,陈凯迪就经历过这样来来回回接近20次的讨论,第二次参赛,这个过程更是长达4个月之久,“我们几乎看完了选题相关的所有文献,那个过程经常令人沮丧,但队员们都跟打了鸡血一样,因为我们想做好,想做出一些成果来。”

关关难过关关过。过完了选题的难关,接下来就是实验验证了。备战之处,队员们基本没有接触过合成生物学实验,他们从零开始,跟着师兄师姐学习实验仪器的使用,追着老师讨教实验方法和思路,与指导老师反复讨论确定项目实验方案。7月初,队员们才真正开始比赛项目的实验。实验量大,又恰逢考试周,学期内的实验时间被大量压缩。为了完成选题的要求,成员们就只能在暑假完成大部分实验工作了。化学生物实验的周期一般都很长,就拿2018年的液晶实验来说,每组实验需要处理10个玻片,验证这一个数据至少需要连续做3组实验,算下来,一天一夜才能完成。为了取得最佳实验效果,成员们经常在晚上七八点抱着被子来和之前做实验的成员交接班,经过一夜的实验,早上八点由迎着初升的太阳去上第一节课。

衣藻培养皿

为了更好的展示各个项目的全貌,IGEM竞赛还要求参赛队员在维基百科上制作项目的网页。从网页内容架构、编程制作,到美工设计、内容编辑添加,成员们自己动手,分工明确,对网页的每个细节都精益求精,就连一个按钮都反复修改了近10次。他们说,这个网页不仅是对他们研究成果的展示,更体现着他们对合成生物学的认识与追求,所以必须好好做。

千磨万击还坚韧,任尔东西南北风。寒来暑往,队员们一起熬夜,互相鼓励,即使经历挫折和失败,也从未放缓前进的脚步。他们心中始终有两盏灯,一盏是勇气的灯,指引他们不畏困难,勇敢突破,另一盏是希望的灯,照亮他们生物制造改变世界的梦想。

追梦:“我的未来一定与合成生物学有关”

IGEM竞赛以其特有的魅力和影响力,吸引着世界范围内众多名校参与其中。仅2019年,就有来自5大洲70多个国家和地区的4000多人参赛,这其中包括麻省理工学院、哈佛大学、耶鲁大学、牛津大学等世界知名大学的代表队,以及北京大学、清华大学、浙江大学、中国科技大学等中国高校代表队。比赛期间,各队要对自己的项目做20分钟的全英文展示,还要在有限的时间内,通过自制的海报补充讲解项目详情。比赛竞争之激烈,难度之大,可想而知。

金秋十月,澳门新浦京迎来了最美的秋景。队员们无暇欣赏,便踏上了比赛的征途。十几个小时的长途奔波过后,队员们下了飞机便进入了紧张的备战状态。高压状态下,好多队员出现了焦虑的情绪。“来到美国以后,倒时差再加上大赛将近,我们确实都紧张的很,但是队长说,大家只要尽力了,没有遗憾和后悔,结果就没那么重要了。”陈凯迪说,“瞬间,紧张情绪就减半了。渐渐地,大家准备的越充分,心里越有底,自信心也就越来越强了。”

波士顿夜晚备赛

11月的美国波士顿,平和而美丽。而在海因斯会议中心,一场激烈的角逐正在进行。聚光灯下,戴相承和刘原源第一次站上国际赛事的舞台。他们作为DUT CHINA A和B两支队伍的一员,向在场的评委和观众展示来自澳门新浦京的研究成果。他们带来的项目分别是“利用DNA水凝胶捕获循环肿瘤细胞”和“光可控莱茵衣藻微型机器人的设计”。利用DNA水凝胶捕获循环肿瘤细胞是为了解决活的循环肿瘤细胞的识别、可视化、捕获等难题,构建了一种包膜CTC的多功能DNA水凝胶。通过这种策略,临床上会建立起一种了解患者病情的新方法,具有极大优越性,大大降低成本。光可控莱茵衣藻微型机器人的设计的灵感来自漫威的超级英雄蚁人,莱茵衣藻是一种真核、光合自养的模式生物,队员们希望设计一种光可控的衣藻微型生物机器人,未来用于靶向治疗人类疾病,以提高治疗手段的准确度和效率。

海报讲解

“刚上台的时候,我的手心都是汗,但等开始讲述后,内心就平静了,因为我要说的已经深深刻在我的脑子里” 刘原源说,“等我们所有人完成陈述以后,在台上停留的那几秒时间里,我感受到了那个舞台,感受到了比赛带给我的成就感,那一刻觉得我们所有的付出,值!”

金奖,两个队伍都是金奖!当队员们听到自己的名字时,队员们开心地跳着叫着。兴奋过后,他们把手握在一起,会心的笑了。IGEM竞赛不仅提高了他们对合成生物学的知识水平,让他们得到了能力、脑力、心力等全方位的成长,更让他们坚定了心中的梦想。正如指导老师杨君所说的:“一年来,孩子们收获和成长非常显著,获得奖牌算是锦上添花了。希望他们能把IGEM所负载的以生物制造改变世界的愿景,以及聚焦地域问题,为人类实现更好生活提供合成生物学解决方法的情怀和责任,融入自己的追求和未来,在以生物工程学为引领的全新时代大有作为!”

遨游青天中,其乐不可言。所有参与到IGEM竞赛的队员都有着满满的收获,他们说,他们了解了什么是合成生物学,经历了科研工作最真实的过程,还在合成生物学中找到了未来努力的方向……两届“元老”陈凯迪却说:“我的收获还未完待续,明年的比赛我还想参加,我还没‘玩’过瘾呢。IGEM让我笃定,我的未来一定与合成生物学有关。”在IGEMer看来,追梦,一直在路上!

责任编辑:于舒雯

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