iGEM國際基因工程機器大賽銀獎獲獎案例分享（5）

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。今天，老師帶來的是在本次iGEM中獲得銀獎的Worldshaper-HZBIOX隊的，他們(men) 的研究課題是精氨酸益生菌：助力結腸癌的免疫治療。

# 1、Worldshaper-HZBIOX

 是誰？

Worldshaper-HZBIOX

Worldshaper-HZBIOX 隊是一群來自中國不同城市中學的高中生聯隊。隊員來自包括杭州外國語學校、上海光華劍橋、人大附中杭州分校、伊利諾伊州新特裏爾高中、杭州第十四中學、寧波市小石中學、合肥市第一中學杭州諾馬爾大學附屬中學、長沙市第一中學、海亮外國語學校、杭州師範大學附屬中學和合肥新華書(shu) 院等學校。

Worldshaper-HZBIOX的隊員均對生命科學抱有強烈的興(xing) 趣，是參與(yu) iGEM過程中誌同道合的夥(huo) 伴。

除此之外，他們(men) 也有各自鮮明的特點，每位成員都多才多藝，興(xing) 趣特長非常廣泛，掌握樂(le) 器、攝影、運動、烹飪等多項技能；同時他們(men) 也有明確的意向專(zhuan) 業(ye) 方向，商科、軟件工程、化學和醫學等等。

在此基礎上，他們(men) 選擇了適合自己的iGEM分工方向，社會(hui) 調研、自媒體(ti) 宣傳(chuan) 、生物實驗、商業(ye) 推廣和網頁製作......他們(men) 經常頭腦風暴，愉快交流比賽項目的思路；他們(men) 樂(le) 於(yu) 分工合作，團結協作完成項目成果，在參與(yu) 過程中具象化“合成生物學”，鍛煉科研能力。

# 2、精氨酸益生菌

 助力結腸癌的免疫治療 

Worldshaper-HZBIOX隊的研究課題是精氨酸益生菌：助力結腸癌的免疫治療。團隊以尋求新的結腸癌治療方案為(wei) 目標，通過合成生物學的思維方式，利用非致病性大腸杆菌E. coli Nissle 1917生產(chan) L-精氨酸，促進結直腸癌免疫治療。

結腸癌是一種比較常見的消化道惡性腫瘤，死亡率高，是世界三大癌症之一。免疫療法是目前最有前途的癌症治療方法。它基於(yu) 患者自身的免疫係統，充分發揮免疫潛能，有效抑製甚至清除腫瘤細胞。然而，在經過一段時間的免疫治療後，由於(yu) 腫瘤介導的免疫抑製，部分癌症患者對其產(chan) 生了耐藥性。

通過專(zhuan) 家訪問了解到，L-精氨酸對癌症細胞有毒性作用，並且已被證明可以抑製這種免疫抑製，是克服免疫治療耐藥性的良好候選藥物。

因此，L -精氨酸可作為(wei) 聯合治療方案，增強免疫治療的療效，克服免疫治療的耐藥性。最重要的是，L -精氨酸可以用結腸癌細胞代謝所產(chan) 生的氨為(wei) 底物合成，簡而言之，變廢為(wei) 寶！Worldshaper-HZBIOX隊計劃通過基因工程的手段在腫瘤處即產(chan) 生具有實際殺傷(shang) 效果的L-精氨酸。

該項目的主要思路是利用改造的非致病性細菌EcN通過口腔進入消化道，定植在消化道腫瘤部位，實驗主要包括以下幾個(ge) 部分：

◾ 刪除argR 

◾ argJ基因插入 

◾ 插入溶菌素基因

◾ 功能驗證

◾ 精氨酸抗腫瘤作用分析

在項目研究過程中，想要構建一個(ge) 能在高濃度環境中持續產(chan) 生精氨酸並用於(yu) 腫瘤治療的工程化EcN，需要解決(jue) 兩(liang) 個(ge) 方麵的難題。

◾ 首先，要打破細菌天然合成精氨酸路線中的負反饋路線，使EcN在精氨酸開始在腫瘤中積累時不會(hui) 停止精氨酸的生產(chan) 。

◾ 其次，需要確保EcN可以安全地從(cong) 係統中清除，一旦它完成了治療作用，就不會(hui) 在體(ti) 內(nei) 逗留。

同學們(men) 通過文獻調研，在專(zhuan) 家和導師的指導下，經過反複實驗，成功找到了解決(jue) 辦法：

◾ 針對第一個(ge) 問題，Worldshaper-HZBIOX隊刪除了argR基因，以排除EcN中的argR蛋白；同時，將argJ基因轉移到工程細菌中，使鳥氨酸乙酰轉移酶進入精氨酸合成途徑。

◾ 針對第二個(ge) 問題，Worldshaper-HZBIOX隊將一個(ge) 帶有阿拉伯糖誘導啟動子的溶菌素基因轉移到工程細菌中。工程菌的抗腫瘤作用完成後，患者可通過口服或注射等方式攝入阿拉伯糖，溶蛋白基因啟動子被阿拉伯糖激活，表達溶蛋白，使腫瘤內(nei) 的細菌進行自殺性的裂解。

Worldshaper-HZBIOX隊工程的益生菌經口服可在腸道內(nei) 快速定植，對腸上皮細胞有良好的粘附率，可長時間停留在腸道腫瘤組織中，對消化係統腫瘤的治療具有積極作用。同時，這種在實驗動物體(ti) 內(nei) 注射的方式傳(chuan) 遞到目標部位的方式，可擴展到各種實體(ti) 腫瘤，因此這一方向在未來的臨(lin) 床應用中是非常具有前景的。

# 3、收獲不止獎項

 主動擔當展風采 

來自不同地區，學業(ye) 壓力不同，負責模塊的難度不同，但每位Worldshaper-HZBIOX隊的成員都努力去調適自己的狀態，在每項任務的參與(yu) 過程中都竭盡所能，發揮自己的特長和優(you) 勢，主動參與(yu) ，主動擔當，讓參賽過程的節點成為(wei) 挑戰自己的突破點。

就像團隊的成員都有自己專(zhuan) 屬的漫畫人物頭像一樣，每位成員對於(yu) iGEM都有自己的理解。

- 有的隊員認為(wei) 學習(xi) 、認識合成生物學的魅力和前景，是一次很難忘的經曆；

- 有的隊員認為(wei) iGEM不像是一場比賽，而更像是一場濃縮了的小型科研項目，每個(ge) 隊伍都用了不到一年的時間就做出了驚人的成果。對於(yu) 自己而言，這真的是一個(ge) 快速拔高的過程。

- 有的隊員認為(wei) 收獲遠遠不止獲獎證書(shu) 。滿滿當當的筆記，一遝厚厚的實驗方案，緊張的練習(xi) ，激烈的討論，演講和海報。生物工程基本實驗操作的經驗，文獻的大量閱讀在生物上我們(men) 收獲了遠超同齡人的成長。

- 有的隊員認為(wei) iGEM比賽的性質決(jue) 定你會(hui) 跟各種各樣的人打交道，包括一些行政方麵的老師，一些PI，各種各樣的組織等等。這些打交道的過程可以讓自己提升人機交往的能力。

......

# 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！