iGEM國際基因工程機器大賽獲獎案例分享（六）

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，帶來2022年思鋪iGEM戰隊的最後一個(ge) 隊伍分享，來自Worldshaper-HZ隊的乳腺癌早期篩查課題。

# 1Worldshaper-HZ是誰？

Worldshaper-HZ

Worldshaper-HZ隊是一支由8名男生和10名女生組成的高中生隊伍，其成員來自杭州外國語學校、劍橋國際高中、寧波市外國語學校、天元公學、北京大學附屬中學海口學校和錦秋學院等。

Worldshaper-HZ是一支積極主動、熱情洋溢、踏實勤懇的隊伍，他們(men) 的團隊協作、策劃組織能力一流。學術交流活動的參與(yu) 隊伍由隊伍成員主動聯係；線下公宣活動的策劃執行也非常流暢，全部活動都舉(ju) 辦得很成功。

同時，Worldshaper-HZ隊也擅長運用自媒體(ti) 方式。在參加項目期間，他們(men) 會(hui) 運用圖文、視頻、圖片等各種形式將在項目進行中的點滴上傳(chuan) 到自媒體(ti) 平台（如：微信公眾(zhong) 號、微博等），達到記錄參賽經曆與(yu) 公眾(zhong) 科普宣傳(chuan) 的雙重效果。

# 2乳腺癌早期篩查

避免突如其來的噩耗

Worldshaper-HZ隊的研究課題是基於(yu) CRISPR技術的便攜式乳腺癌診斷設備研究。他們(men) 希望通過乳腺癌的早期篩查，可以提早發現提早治療，減少突如其來的噩耗。

乳腺癌已成為(wei) 世界上最常見的癌症，2020年女性癌症死亡率最高。團隊的一名成員在經曆了一位晚期乳腺癌患者的去世後，提出開發一種早期乳腺癌診斷工具的想法，乳腺癌的早期診斷和個(ge) 性化治療策略可以大大提高生存率，這樣就可以避免再次發生悲劇。

circRNA等生物標誌物在乳腺癌的篩查、診斷、預後和耐藥預測方麵很有用，對製定治療決(jue) 策也很重要。Worldshaper-HZ團隊旨在找到一種實用的方法來敏感地檢測乳腺癌的circRNA生物標誌物。

目前對環狀rna的檢測方法往往需要實驗室設備和較高的成本。Worldshaper-HZ的項目提供了一種敏感、廉價(jia) 、無創和廣泛應用的替代方法來檢測乳腺癌的circRNA生物標誌物。

Worldshaper-HZ的檢測工具結合了CRISPR-Cas12a技術和無細胞係統來識別兩(liang) 個(ge) circRNA生物標誌物，hsa_circ_0001785和hsa_circ_0001982，用於(yu) 乳腺癌患者的診斷和預後。該檢測對血液等微創樣本非常敏感，並可以輕鬆地進一步擴展到其他circRNA生物標誌物。

檢測係統由三部分組成：基於(yu) CRISPR-Cas技術的識別係統、報告係統和無細胞係統。

其中報告係統作為(wei) 探針，隔離猝滅劑和熒光染料，並發出熒光信號。

識別係統由RNA相互作用的引導RNA(igRNA)、Cas 12a酶和雙鏈DNA組成。為(wei) 了適應不同的實驗，設計了不同的igRNA序列，並且可以了解使用不同igRNA和dsDNA組合的每個(ge) 係統產(chan) 生的熒光。因此，igRNA的設計分為(wei) 以下三部分：Cas 12a手柄、igRNA導向器和igRNA觸發RNA傳(chuan) 感器(觸發+夾鉗)。

目前，CRISPER-cas技術是常用的篩選技術。科學家們(men) 已經對cas9家族的機製有了較全麵的了解，一些成熟的實驗技術可以借鑒。

因此，Worldshaper-HZ最初選擇了cas9。但初步的結果並不是很好，所以根據專(zhuan) 家的建議，將測試係統從(cong) Cas9改為(wei) Cas12a，以獲得更明顯的熒光信號和更高的準確性。

除此之外，經過專(zhuan) 家訪談和實地調研，Worldshaper-HZ隊還對檢測設備進行了以下兩(liang) 點修改。

首先，在血液采集方麵，由於(yu) 血液樣本的複雜性，西安天博實驗室建議對血液樣本進行離心，以獲得所需的環狀RNA，丟(diu) 棄黃皮膚和紅細胞，這樣可以消除許多未知因素的影響，通過對血液樣本的溫度保存，保持最準確的結果。

其次，設備是為(wei) 普通大眾(zhong) 設計的，不需要專(zhuan) 業(ye) 的測試人員和生物實驗室來完成操作。因此，專(zhuan) 家提出，其經濟效益值得注意。目前，該設備仍有改進的空間。

由於(yu) 疾病診斷領域所需要的準確性和嚴(yan) 謹性，Worldshaper-HZ隊希望可以通過研究，能夠使乳腺癌早期篩查在簡單使用和準確兩(liang) 個(ge) 方向上進一步發展。同時，將該試劑盒在市場推廣，使得更多公眾(zhong) 可以在家使用，及時發現並且治療，提高乳腺癌的治愈率，為(wei) 世界乳腺癌早篩領域做出貢獻。

# 3收獲不止獎項

過程也是一種成功

Worldshaper-HZ隊在老師們(men) 的眼裏一直都是一支默默無聞卻又踏踏實實的隊伍，讓每位指導老師都會(hui) 不自覺地掛在嘴邊不停稱讚。

在項目進行過程中，他們(men) 常常會(hui) 主動尋找老師解決(jue) 問題，對於(yu) 實驗部分的理論知識也會(hui) 積極鑽研。雖然最終結果不盡如人意，但是不能否認他們(men) 每個(ge) 人的認真付出。在這次項目中，我們(men) 也不能僅(jin) 僅(jin) 用最終結果去衡量好壞，相信一隊的每位同學都有各自的不同收獲。

以下為(wei) 部分隊員對參與(yu) 本次iGEM的感想。

忘不了杭州的夏天，一個(ge) 個(ge) 挑燈的夜晚，一次次實驗成功後的的歡呼，一遍遍練習(xi) 答辯的線上會(hui) 議，一篇篇改過又改的文稿，Worldshaper-HZ帶給我的這七個(ge) 月，在我的回憶裏是閃爍著光的。

這個(ge) 項目從(cong) 始至終帶給我們(men) 的不僅(jin) 僅(jin) 隻是經驗上的學習(xi) 和最後不盡人意的Medal，我更在乎的是我們(men) 隊友之間的深刻的友誼和團結的氛圍。中途遇到過無數個(ge) 困難與(yu) 悲傷(shang) ，但咬牙挺過去後發現自己所做的一切都是值得且有收獲的。有過在實驗室一次又一次不斷的測試，也有在線上和各大學的代表開會(hui) 聯係，在這期間，我真正的體(ti) 驗也學到了未來能夠用到的能力。

也許這個(ge) 項目有結束的一天，也有不如意的結果，但我們(men) 永遠都會(hui) 銘記這幾個(ge) 月感受和學到的技能。希望我和我的隊友們(men) 未來可以在頂峰相見！

——張同學

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