南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院隊伍于國際遺傳工程機器設(shè)計競賽（iGEM）中摘獲兩金
美國東部時間9月28日，2015年國際遺傳工程機器設(shè)計競賽（international Genetically Engineered Machine Competition, iGEM）落下帷幕，南京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院派出NJU-China與Nanjing-China兩支隊伍，各摘獲一枚金牌。其中NJU-China隊伍獲最佳醫(yī)藥衛(wèi)生項目（Best Health & Medicine）、最佳建模（Best Model）、最佳演講（Bestpresentation）三項提名。
iGEM始于2005年，最初由MIT主辦，是合成生物學(xué)（SyntheticBiology）領(lǐng)域的最高國際性學(xué)術(shù)競賽。本屆iGEM吸引了包括MIT、Harvard、Oxford、Stanford等世界頂尖級名校在內(nèi)的280所學(xué)校代表隊參加。作為“三三制”本科教學(xué)改革的一部分，南京大學(xué)鼓勵學(xué)生在本科階段參與到學(xué)術(shù)研究之中，同時強調(diào)學(xué)科交叉與跨學(xué)科合作，最終達到輸出專業(yè)學(xué)術(shù)人才和交叉復(fù)合型人才的目的。而iGEM對參賽者的要求也絕不僅僅是合成生物學(xué)領(lǐng)域的修學(xué)者，更希望具有生物信息學(xué)、系統(tǒng)生物學(xué)、計算機科學(xué)等學(xué)科背景的學(xué)生參與其中，在跨學(xué)科的交流和思辨中碰撞出新的思維火花，這恰恰契合了南大“三三制”本科教改的目標。
同時，參與本次競賽的學(xué)生有相當一部分來自“基礎(chǔ)學(xué)科拔尖學(xué)生培養(yǎng)試驗計劃”（簡稱“拔尖計劃”）?！鞍渭庥媱潯惫膭钣兄居趶氖驴茖W(xué)研究的學(xué)生利用課余時間開展小課題的探索研究，為這部分學(xué)生提供經(jīng)費、場地、指導(dǎo)教師等資源的支持，引導(dǎo)學(xué)生參加各類全國性、國際性學(xué)術(shù)競賽，以激發(fā)他們的科研興趣，培養(yǎng)學(xué)術(shù)創(chuàng)新型人才。自2012年參加iGEM競賽以來，生科院派出的隊伍已累計摘得4枚金牌、2枚銀牌、2枚銅牌，這些優(yōu)秀的成績離不開南京大學(xué)教務(wù)處、團委和生命科學(xué)學(xué)院的大力支持。
NJU-China: the Opioid War
NJU-China隊伍項目“阿片戰(zhàn)爭”（the OpioidWar）運用經(jīng)修飾的外泌微囊泡（exosome）包裹的小干擾RNA（small interfering RNA, siRNA）作為藥物，靶向血腦屏障（BloodBrain Barrier, BBB）內(nèi)的神經(jīng)元細胞，下調(diào)其細胞膜表面μ受體（μ receptor）的表達量，從而達到防止阿片類毒品復(fù)吸的目的。
復(fù)吸問題一直以來都是戒毒過程中的攻堅環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)的戒毒藥物（美沙酮、納曲酮等）均存在各類問題。美沙酮本質(zhì)上是一種成癮性較弱的阿片類毒品替代品，運用美沙酮替代毒品的戒毒方式將不可避免地引起病人對美沙酮的依耐性；而納曲酮的毒性和非特異性將對人體多種器官（特別是肝臟）造成嚴重的損害。而利用siRNA的靶向治療方法將藥物對人體其他組織器官的影響降到了最低。考慮到人體對外源exosome可能產(chǎn)生的免疫反應(yīng)及藥物續(xù)航能力的問題，團隊還提出了進一步的實驗設(shè)想：將從人體血液中抽提的細胞作為生產(chǎn)exosome的底盤細胞（chassis），并導(dǎo)入相應(yīng)的siRNA、靶向肽段及分子開關(guān)，對其分泌活動進行控制并對其分泌的exosome進行修飾，再將經(jīng)改造的底盤細胞重新注入人體。最終，當?shù)妆P細胞感受到體內(nèi)阿片類藥物水平上升時，分子開關(guān)被激活，引發(fā)包裹siRNA的靶向性exosome的分泌，exosome攜帶siRNA穿過血腦屏障，與神經(jīng)元細胞進行特異性的結(jié)合，并向胞內(nèi)釋放siRNA，從而下調(diào)神經(jīng)元細胞膜上μ受體的表達量，消除吸食毒品后的快感，防止復(fù)吸。
項目開展過程中，除了對實驗進行不斷完善外，團隊成員還于6.24-6.26期間走進南京社區(qū)、街道，對該項目進行宣傳講解，并對毒品種類、危害進行科普，號召社會拒絕毒品，珍愛生命。同時，為了能夠獲得社會各方面對項目的看法，團隊成員分別前往戒毒所、醫(yī)院等地，對醫(yī)生、病人、神經(jīng)學(xué)專家及戒毒所工作人員進行采訪，收獲了他們寶貴的意見。
Nanjing-China: Metallosniper
Nanjing-China隊伍項目“金屬狙擊者”（Metallosniper）著眼于運用生物方法處理重金屬。運用融合蛋白、細胞表面展示等技術(shù)，利用枯草芽孢桿菌安全性高、具有營養(yǎng)態(tài)與芽孢態(tài)兩種狀態(tài)的特點，構(gòu)建了特異性吸附鉛、金、鈾三種金屬離子的枯草芽孢桿菌。借助不同的吸附材料和環(huán)境友好型裝置，這種工程菌將被運用在工業(yè)、家庭污水處理中。
重金屬離子在現(xiàn)代工業(yè)，如移動通訊、軍工、電力中有著重要價值，然而，重金屬離子的不恰當處理卻導(dǎo)致了許多環(huán)境問題，對人們的健康造成了難以忽視的危害。盡管許多化學(xué)物理方法已經(jīng)被用于吸附、回收重金屬離子，但是這些方法無法選擇性回收、分離重金屬，甚至?xí)斐啥挝廴?，使用效果不佳。因此，Nanjing-China隊伍提出了“金屬狙擊者”這一嶄新的概念，旨在探究解決污水中重金屬污染的一般方法。在眾多重金屬中，我們選擇了鉛、金、鈾三種金屬作為目標金屬，它們分別代表著有毒金屬、貴金屬以及能源金屬?？紤]到生物安全問題，我們選擇了安全性高的枯草芽孢桿菌作為底盤生物（chassis）。我們將三種特異性吸附上述離子的金屬吸附蛋白（PbrR、GolB、SUP）分別與枯草芽孢桿菌營養(yǎng)態(tài)下生物膜（biofilm）的組成蛋白TasA、芽孢的組成蛋白CotC融合，使得改造后的菌種在不同生存條件下均可以實現(xiàn)對重金屬的特異性吸附。細胞表面展示系統(tǒng)的運用，提高了吸附效率，減輕了有毒重金屬對菌的毒害作用。通過同源重組，我們將改造后的基因片段整合入枯草芽孢桿菌的基因組，防止質(zhì)粒不相容導(dǎo)致的質(zhì)粒丟失。除此之外，我們運用吸附材料固定工程菌，使其可以在環(huán)保型材料制成的容器中發(fā)揮作用，為項目后續(xù)的實際應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
在項目開展前，隊員進行了廣泛的社會調(diào)研，問卷結(jié)果顯示重金屬污染問題已成為社會關(guān)注熱點，亟待解決，本次項目的開展是必要、有意義的。在項目進行中，隊員與政府官員、非政府組織研究員、大學(xué)教授、企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)等人積極交流，聽取了專家學(xué)者的意見與建議，進一步保證項目進展的合理性。此外，Nanjing-China還與同樣致力于水處理的上海交通大學(xué)SJTU-BioX-Shanghai隊伍進行了合作，并幫助南京師范大學(xué)成立自己的iGEM隊伍。
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