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我校iGEM学生代表队在2021年国际遗传工程机器设计大赛中斩获金奖

时间:2021-11-18  来源:生命科学学院   作者: 

11月4日至11月15日,2021年国际遗传工程机器设计大赛(international Genetically Engineered Machine Competition,iGEM)在线上举行,320支来自全球各地的队伍在互联网上进行了精彩的课题展示与答辩。经过激烈的角逐,四川大学iGEM竞赛队SCU-China凭借课题“Vibrio Natriegens‘Marionette’”(“在需钠弧菌中实现严密而精细的基因调控”)在赛事中斩获金奖。此前,四川大学iGEM竞赛队已获得过三次国际金奖、四次银奖和一次铜奖。

四川大学iGEM代表队由来自生命科学学院、吴玉章学院、华西临床医学院、华西口腔医学院以及华西国重创新班的22位优秀同学组成。在一年的课题研究和iGEM竞赛准备的过程中,队员们通过组会学习、寒假集训和多次讨论,最终确定了本年度的参赛项目。该课题选取已经报道的不同种类的天然基因表达元件和人工设计基因表达元件在需钠弧菌中进行了强度表征,并与在大肠杆菌中的表征结果进行了比较;鉴定了多个能够在需钠弧菌中高效工作的诱导型启动子,并引入荧光适配体3WJ-4xBro进行了基因转录强度的验证;而后选择了分子量较小且毒性较AsCas12f1更小的CasΦ,分别通过CRISPRa以及CRISPRi的形式进行基因表达的激活与抑制,以尽可能规避需钠弧菌对外源蛋白表达所致负担的高度敏感,从而为需钠弧菌内源基因的干涉研究提供工具;在对需钠弧菌中已经构建好的基因线路的效率验证后,首次在需钠弧菌中合成了紫色杆菌素以及柚皮素这两种经典化合物,表明改造后的需钠弧菌具有的较好的代谢工程利用价值。该课题为将需钠弧菌开发成为具有实际应用价值的新型底盘生物打下了一定的基础。

在课题完成过程中,团队还进行了广泛有效的数学建模分析,这为实验方案的设计、改进与优化、课题的结果预测及验证上都提供了重要的指导,而实验结果又为数学建模提供了相应的数据,并使模型进一步优化。实验验证和数学建模的紧密结合与相互促进正是iGEM竞赛所要求和强调的,体现了现在合成生物学的研究特点和生命科学研究中的学科交叉的重要作用。

为推动合成生物学知识的传播,团队还开展了一系列交流活动,包括与国内外众多iGEM团队联系,了解他们在实验中使用需钠弧菌作为底盘生物的意愿;举办四川大学微生物应用设计大赛(ACMA),在校内推广了合成生物学;在国内疫情得到有效控制的情况下,前往川大附中、川大附小以及川大附属幼儿园开展不同层次的宣讲、交流,普及了合成生物学的知识和理念。

据悉,四川大学iGEM代表队已经连续9年参加赛国际iGEM大赛,分别在2017年,2019年,2020年和2021年荣获金奖;2019年在全球204支本科生队伍中获得“最佳建模”提名。团队在新队员全方位培养和队伍传承上已经实现了良性运转,队伍内部也建立了很好的“传帮带”和团结协作的机制。团队的组建学院—生命科学学院一直在探索“拔尖创新人才”的培养机制,在“以赛促培,提高水平”的指导思想下,积极搭建各类创新平台,鼓励同学参加国内外高水平学科竞赛,提升同学的创新能力。多年来,学院鼓励学生参加iGEM大赛并全力支持学术科技类社团iGEM协会建设,在以生命科学学院学生为主体的情况下保持开放的态度,让全校对合成生物学感兴趣的同学通过这个跨学科的高水平学术平台上得到锻炼和提高。四川大学iGEM协会连续两年获得“四川大学十佳社团”称号,学科竞赛成绩斐然,已经成为学院创新人才培养的一个特色精品项目,对学院人才培养和学科建设起到了很好的推动作用。

国际遗传工程机器设计大赛是2003年由美国麻省理工大学主办并有着全球影响力的一项国际性大赛,是当今合成生物学领域最高级别的国际性大学生科技竞赛。大赛的核心是合成生物学,合成生物学试图重建现有的天然的生物系统或是设计和构建新的人工生物组件和系统,其目的在于通过研究天然生物体系的运作机理来创造全新的生物体系。iGEM比赛要求学生自主选题,利用课余时间合作完成相应的实验工作,充分锻炼了学生的独立工作能力和团队协作能力,同时也培养了学生对于科学的热情。2021年,全球共有320支队伍完成报名参赛,国际知名的大学如MIT, Harvard, Stanford, Berkeley, Cambridge均有队伍参与角逐,中国高校北大、清华、中科大、上海交大、天津大学也均组队参赛。每年的竞赛受到Nature,Science,Scientific American,Economists 等杂志的关注和报道。
 

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