iGEM國際基因工程機器大賽金獎項目案例分享

國際基因工程機器大賽iGEM，是合成生物學領域的國際頂級大學生科技賽事，也是涉及數學、計算機、統計學等領域交叉合作的跨學科競賽。每年由美國麻省理工學院MIT主辦，主要針對在校本科生、研究生和高中生。競賽要求iGEM團隊利用標準生物模塊（Biobricks）來構建基因回路、建立有效的數學模型，實現對精致複雜人工生物係統（artificial biosesystem）的預測、操縱和測量以完成比賽。

2022年國際基因工程機器大賽iGEM，已於(yu) 北京時間10月28日20:00正式落幕。

據不完全統計高中生組，2022年中國大陸有60多個(ge) 隊注冊(ce) 參賽，最終有16支隊伍獲得金獎、19支隊伍銀獎、15支隊伍銅獎、9支隊伍無獎、2支隊伍棄權。

機構有幸繼續領跑iGEM Commercial 賽道。其中 Worldshaper-NJBIOX 戰隊經曆了長達1年的學習(xi) 、科研之旅，喜獲金獎及1項最佳複合部件提名。

# 1Worldshaper-NJBIOX是誰？

Worldshaper-NJBIOX

Worldshaper-NJBIOX戰隊共有20名隊員，分別是來自南京外國語學校、金陵中學、南京師範大學附屬中學、武漢英中高級中學以及合肥一中等學校的高一、高二學生。

Worldshaper-NJBIOX戰隊是一支腦洞超大、多才多藝、熱情洋溢的隊伍。他們(men) 對生物、基因工程方向的項目抱有極大的熱忱。

負責濕隊工作的隊員已經參加過各類生物競賽，閱讀鑽研過不少期刊文獻，有較強的生物核心素養(yang) 。

負責幹隊工作的隊員則掌握著拍攝、視頻剪輯、自媒體(ti) 運營、網頁製作、CAD製圖與(yu) 3D模型製作等多方麵的才能。

# 2廚餘(yu) 垃圾變廢為(wei) 寶緩解能源危機

Worldshaper-NJBIOX戰隊的課題是研究如何使用酪丁酸梭菌利用廚餘(yu) 垃圾生產(chan) 生物燃料丁酸丁酯，從(cong) 而實現對廚餘(yu) 垃圾的可再生利用。

該項目有重要的現實意義(yi) 。據統計，全球每年有600-800萬(wan) 噸甲殼類動物的廢棄物產(chan) 生，其中蝦殼約占45%。蝦殼也是一種寶貴的生物材料，其中含有多種生物活性成分，因此簡單地丟(diu) 棄蝦殼廢棄物會(hui) 引起嚴(yan) 重的環境和經濟問題。

同時，中國在75屆聯合國大會(hui) 上提出了“雙碳”目標，讓隊員們(men) 更加意識到能源問題的重要性和緊迫性。

因此，Worldshaper-NJBIOX戰隊希望通過努力，能為(wei) 處理廚餘(yu) 垃圾提供一個(ge) 新的方法, 也為(wei) 更好的讓垃圾變廢為(wei) 寶作出貢獻。

他們(men) 通過利用酪丁酸梭菌分泌的蛋白酶降解蝦殼粉中的蛋白質利用生產(chan) 的有機酸降解礦物質，經處理得到能被發酵使用氮源，從(cong) 而實現對蝦蟹廢棄物的可再生利用。

在項目研究過程中，團隊也遇到了不少困難。

- 原材料如何高效經濟地獲取和處理？

- 發酵過程中副產(chan) 物如何控製？

- 具有刺激性的產(chan) 品丁酸丁酯又該如何安全儲(chu) 存？

帶著這些問題，隊員們(men) 采訪了相關(guan) 領域的專(zhuan) 家教授，獲得了有效的解決(jue) 方案。

例如：在如何高效回收原材料蝦蟹殼上，田教授建議我們(men) 去和餐館等合作，還給隊員們(men) 詳細介紹了廚餘(yu) 垃圾的一般處理方法，這恰好給了蔡同學靈感，設計了蝦蟹殼的處理設備——粉碎烘幹一體(ti) 機。

例如：在如何確保丁酸丁酯純度、減少副產(chan) 物的方麵，華南理工大學的王教授建議最好是保持丁酸和丁醇1:1的比率，隊員們(men) 也將此建議用在了數學模型的建立上。

經過兩(liang) 個(ge) 月的調研、路線設計優(you) 化，三個(ge) 月的實驗，產(chan) 品丁酸丁酯成功地通過從(cong) 頭合成的生物法生產(chan) 出來了。這不僅(jin) 意味著，蝦蟹殼等廚餘(yu) 垃圾有了另一種回收途徑；更意味著生物燃料丁酸丁酯有了更加經濟的生產(chan) 方式。

如果丁酸丁酯能夠以更加低廉的價(jia) 格生產(chan) ，更加環保的方式儲(chu) 存和運輸，那麽(me) ，生物燃料將會(hui) 在替代傳(chuan) 統化石燃料的路上更近一步。

# 3收獲不止獎項

更多是成長

在本次iGEM中，Worldshaper-NJBIOX戰隊不僅(jin) 獲得了可喜的成績，在整個(ge) 參賽過程中，每位隊員都挑戰了極限，突破了自我。

濕隊隊員承擔著項目重要的依托——實驗部分。每一次實驗操作的進行，實驗數據的驗證，都是對課題的再一次探討，對生物專(zhuan) 業(ye) 知識與(yu) 實驗操作技能的深入學習(xi) 認知。

幹隊隊員則負責起團隊的其他工作。從(cong) 宣傳(chuan) 活動的策劃到視頻的拍攝與(yu) 製作，從(cong) 自媒體(ti) 平台的運營到社會(hui) 調查等，每一次活動都是全新的嚐試，每一次的宣發都帶給社會(hui) 傳(chuan) 遞出正能量。

除此之外，在參賽過程中，每位隊員都發散思維，提出自己的創造性想法。蔡同學和柯同學根據項目產(chan) 品的需求，帶領其他隊員設計出兩(liang) 個(ge) 適用於(yu) 項目的裝置——粉碎烘幹一體(ti) 機、丁酸丁酯儲(chu) 存罐，極大地推進了項目的落地實施可能性。

正是全隊隊員的共同努力，Worldshaper-NJBIOX戰隊才能順利收獲金獎以及單項獎提名。這樣的結果，也回報了大家為(wei) 目標而做的努力，每位隊員都興(xing) 奮不已。

這次能拿到金獎，不僅(jin) 要靠實驗組的同學完成實驗，也離不開HP組同學們(men) 觀察思考細致，通過實踐反饋來的信息改進與(yu) 優(you) 化了項目，更離不開宣傳(chuan) 組的同學們(men) 耗費大量心血組織策劃活動。可以說，這塊金牌，是全隊7個(ge) 小組、20位隊員的共同努力的結果。

——隊長張同學

答辯的時候看到評委們(men) 對自己團隊的項目表現出巨大的興(xing) 趣，我感到前所未有的成就感和認同感，也深深感受到了為(wei) 環保、為(wei) 人類問題做出貢獻的意義(yi) 。

——實驗組成員張同學

# 4、2023種子隊員招募報名持續中

新的一年，新的起點，新的成就！新一屆的同學們(men) ，2023年機構·iGEM戰隊種子隊員招募啟動啦！截至12月31日都可享受早鳥優(you) 惠！

對iGEM競賽感興(xing) 趣、渴望在國際舞台上展現風采的同學們(men) ，快來加入我們(men) 吧！