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我校学子在国际遗传工程机器大赛(iGEM)中喜获两项金奖

来源:生物工程学院 时间:2019-11-07 13:00

美国东部时间11月4日,2019年国际遗传工程机器设计大赛(简称iGEM)颁奖典礼在波士顿举行,我校两支参赛团队双双勇夺国际金奖。这也是我校学生团队继去年首次参加iGEM比赛获得银奖和最佳单项奖提名以来第二次参赛。两个团队共由31人组成,其中21人来自生物工程学院,其余10名队员来自全校应用化学、自动化、软件工程、环境工程、建筑学等9个不同专业。生物工程学院副教授杨君、高级工程师孜力汗、副教授韩璐璐、副教授孔凡涛担任指导教师。

iGEM竞赛由美国麻省理工学院创办,是合成生物学领域的顶级国际竞赛,参赛团队需要利用标准生物模块(Biobricks)来构建基因回路、建立有效的数学模型,实现对精致复杂人工生物系统(Artificial Biosystem)的预测、操纵和测量,并加以社会调研、实践、现场答辩和墙报展示等以完成比赛。

我校获得金奖的两个项目分别是“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设计举例

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(circulating tumor cell, CTC)的识别、可视化、捕获等难题,团队构建了一种包膜CTC的多功能DNA水凝胶,称之为“Cell in CELL, CiC”。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,而研究人员则有机会获得具有高生物活性的CTC。其策略主要包括三个重要部分,荧光标记的ssDNA适配体,特异性引发水凝胶的机制和构建DNA水凝胶。策略具有极大优越性,主要体现在:首先,采用RCA和MCA的组合,可以实现DNA水凝胶的大小和形态可控;其次,CTC非常罕见,它们的大小和形状与白细胞相似,我们的方法可以放大差异,使后续的分离更加方便;第三,传统的基于DNA水凝胶单体的捕获方法需要消耗大量的核酸,此方法能够极大降低成本。

红光转换器控制系统的线路设计

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,它拥有两根鞭毛,并且能趋蓝光运动,因此我们想设计一种光可控的衣藻微型生物机器人,关注于拓宽衣藻机器人的感光光谱。团队从两个方向进行设计:一方面对其自身的感光结构进行改造,外源表达来自团藻的视紫红质通道突变体VchR使其可感受589nm的橙光;另一方面设计光转换器实现内源光对运动的激发,我们以红光控制蛋白PhyB/Pif3为例,结合分裂的海肾荧光素酶,提供了一种普遍性的光转换器设计思路,这是团队的创新点。在实验中发现海肾荧光素酶催化发光无法激发藻的运动,因此在注册表中寻找到NanoLuc,通过模型对NanoLuc的分裂位点进行了预测,提供了一种简便的蛋白分裂预测方法。

该项赛事周期长、任务多、难度大。去年12月份以来,生物工程学院以生命创新实验班为平台,邀请张浩千、周雍进等合成生物学专家和北大、上交、国科大等传统强队领队、队员走进课堂与队员深入交流,增强了同学们对合成生物学学科特点以及iGEM竞赛规则的认识,并利用学院优秀师资力量在文献检索、实验训练、团队建设等方面对同学们进行系统训练,培养了一批“生力军”。

近年来,大连理工大学生物工程学院在国际合作与交流处、教务处、校友工作处以及创新创业学院等相关部门的大力支持下,立足一流学科优势平台,多措并举支持学生参加各类学科竞赛,鼓励学生走出国门、接触学科前沿发展领域,在培养具有卓越科研素养、国际视野、创新精神的复合型人才方面取得实效。

据悉,国际遗传工程机器设计大赛是合成生物学领域的国际权威大学生学术竞赛,由美国麻省理工学院于2003年创办,2005年发展成为国际赛事,具有广泛的国际影响力。2019年共有来自5大洲70多个国家和地区的375支队伍,4000余名学生齐聚波士顿参与比赛角逐。参赛队伍包括麻省理工学院、哈佛大学、耶鲁大学、牛津大学、斯坦福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、复旦大学等中国高校代表队。参赛团队的研究成果受到Nature、Science、Scientific American、Economist等国际顶级学术杂志广泛关注。

责任编辑:杜佳

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