南农iGEM,第4块金牌背后的故事

    期次:第920期    作者:校报记者团 王婷 李欣然 指导老师 谷雨





  日前,南京农业大学代表团队在2019年国际基因工程机械设计大赛(iGEM)上再夺金奖,这是我校获得的第4块金牌。此次大赛我校团队同时获得BestModel提名以及BestSafety提名。其中BestModel提名是我校参赛以来首次获得单项最高荣誉。科研是场接力赛今年我校 iGEM 团队的课题是 MARS———MalariaAvertingwithRe-engineeredSerratia,以能够在种群中传播的蚊虫共生菌粘质沙雷氏菌为底盘生物,基于Polyprotein策略串联多种抗虐肽并建模预测最佳表达框组合,从而实现高效的分泌及胞外剪切效果。从最初提议的十几个选题中进行筛选,考虑到可行性与科研价值,团队最终选定了对疟疾的研究。
  与屠呦呦团队主要研究疟疾治疗的方向不同,他们决定对按蚊(疟疾的主要传播途径)肠道内的共生菌进行基因改造,使其分泌一种能杀死按蚊体内疟原虫的蛋白质,探索对源头的防治。考虑到应用,创新地使用了元胞自动机模型预测投放效果,为课题用于实际情况提供指导。
  科研最可贵的坚持和创新,在对课题实验的设计方面做到了极致。酶的选择是基于前人研究工作上做的最大的创新点,使切割融合蛋白的特异性更强,产出单体的效率更高。团队又自行研发一套胞外剪切系统,这是以酶为跳板的另一突破。他们也是第一个对此次试验所使用的菌种进行基因改造的团队。科研是场接力赛,他们汲取前辈的科研经验,开拓创新,又将自己的科研成果展现出来,为后来人提供借鉴。多学科交织下的合作共赢“团队是一个有机整体,最后的成果离开任何一个人都不会那么出色。”学科交叉融合是团队的特色,不同专业成员的合成是团队的核心。分工与合作张弛有度,成员各司其职,谦和进取,这使研究的合力达到了最有效率的平衡。
  为了保证计划高效完成,团队每周开一次组会,汇报上周的工作,整合团队本周的工作成果,调整计划和目标,将整个大工程划分成专业化的小任务分派给各个小组乃至个人。HumanPractice的工作渗透在整个课题之间,他们到云南寻求专家改善课题,包装课题推广给群众,将课题和世界联系了起来。数模组成员理学与生科的搭配更显相得益彰,生科队员像是一个翻译,把论文化的数学结论转化为生物化语言,使数模与实验达到微妙平衡。他们恰到好处地建立了两个很惊艳的模型,不仅找到一个算法对蛋白酶和融合蛋白的比例进行精准预测,同样利用数学模型预测蚊子投入自然界的传播情况,将数学和生物之间架起了一座桥梁,共同把整个研究进程向前推进。
  每个人都有自己的知识结构和学科背景,多学科交织发挥了巨大的潜力,建立的模型能很巧妙地应用在实验上,对课题有巨大的推动作用,赢得评委们的一致好评。
  iGEM赛事最大的亮点是具有开放兼容的平和姿态,其交流意义大于竞争意义。它不止是锻炼学生主导课题与设计方案的能力,也不限于发挥团队成员合作、多学科交织的魅力,更宝贵的是团队之间平等合作交流的科研精神。
  来自世界各地的数百支参赛团队齐聚一堂,他们有来自哈佛清北等名门高校,也有来自北理南农等中流砥柱,还有许多来自职业学院的学生。但他们不囿于一隅,而是利用各自实验室的优势,交流合作。正如我校团队的队长所言:“这个比赛的本质,是平等。”
  平等的科研精神与分享的合作理念碰撞出绚烂的烟火。在此次比赛中,我校团队帮助中国海洋大学做了人类实践,同北京理工大学互相分享实验材料和方法,同样接受了西北大学提供的帮助。在课题研究的前期,实验进展停滞不前,一筹莫展。团队的推测是使用元件的问题,但囿于实验条件一直无法得到证明。他们把构建好的质粒寄给西北大学进行重复实验,佐证猜想后方才调整了方案,突破了实验的瓶颈。
  平等的交流不止于高校团队的合作,还有师长的帮助传承。团队基于中科院植生所研究员的基础开展了本次课题的研究,确定了融合蛋白需要的单体。从北大教授处获得了实验所需要的蛋白酶。每一次的分享都有所获得,每一次的传承都有所期待。交流是双向发展,用自己的优势填补对方的空白,利用专业知识进行团队合作提升科研思维,互相激励,共同成长。功不唐捐,玉汝于成他们的科研之路也并非一帆风顺。由于实验用菌种以及试验方法是创新点,缺乏经验,所以只能自己摸索着前进,尽管实验组的队员们几乎住在了实验室,但是辛苦做了一天的实验往往一无所得。
  “前期数据出不来,制订的计划没有办法按时完成,大家都很焦虑。”做科研就像讲故事,要尽力把故事讲得完整,而缺少关键的数据,就像故事出现了断层,“已经到了9月,那时真的担心到了截止日期还出不来数据,这个故事就讲不下去了。”正是举步维艰时,到了9月中旬,其中一个小组做出了关于剪切验证的重要数据,填补了数据的空白,终于有冲云破雾之感,大家心里紧绷的弦才稍微松了松。
  到了冲刺阶段,队员们都过成了“美国时间”,白天要上课,部分实验只能在晚上进行。不分昼夜地工作,作息紊乱。实验组用了“达芬奇睡眠法”———谁实在累了就把实验室凳子拼起来睡一会儿,“睡得还挺舒服”,队长现在回忆起来还带着笑意。
  经过一年日日夜夜的艰苦奋斗,终于有了一定的研究成果,然而提交数据时由于外网卡顿,在deadline最关键最漂亮的数据却没能成功上传。往年这时对于iGEM成员来说,是像过年一样,大家等在成功上传的那一刻欢呼雀跃。但今年的freeze,现场却是无言沉寂。采访中再提到这件事,队长的表情仍然凝重,10月22日,这一天让团队的所有成员刻骨铭心。此时距离最后答辩只余一周,团队没有就此崩溃,反而激起了斗志,队员彼此之间的相互支持、鼓励,让原本需要独自承受的处境不那么艰难。每个人都不愿意放弃,都为最后的答辩拼尽全力。一遍遍地苦练,PPT更是经历了47版的大改。天道酬勤,答辩弥补了这个遗憾,最后的结果没有辜负团队的努力。
  一届届诚朴勤仁的南农学子连续六年的接力,捧回iGEM4块金奖。将竞赛火炬传递,将科研精神传承。
  据悉,本届团队正在策划成立iGEM社团。社团将提供往届iGEM老队员与新队员的交流平台,将我校的比赛经验得以一届届传承下去,使下一届的比赛进程更有效率。在人员选拔上,社团将面向全校,使原来院级的iGEM比赛成为真正的选拔赛,突破原有的“每个队员进来都要通过分子合成生物学的测试”,而是以面试的形式选拔hp等干队小组成员,如此一来,iGEM的成员将更加多元化且专业化。相信经过一系列改革,我校团队将承前启后,再创新辉煌!(校报记者团 王婷 李欣然 指导老师 谷雨)