再启航！UCAS-iGEM合成生物学团队期待你的参与！

过去三个月，有一群国科大本科生在忙碌的学习之余，每周六晚聚在一起，探讨微生物能力的极限：让大肠杆菌根据不同的声音产生具有独特香气和颜色的“玫瑰”？把嗜酸乳杆菌改造成清理肠胃中过量幽门螺杆菌的“绵羊”？

没错，这些奇思妙想或都可以用合成生物学实现。

合成生物学（synthetic biology），即利用基因工程、计算机、生物信息学等多种知识和手段改造细胞为人所用的科学，用脱氧核糖核苷酸的语言编写成程式，指示细胞的工作。

作为合成生物学领域的最高国际性学术竞赛之一，国际遗传工程机器竞赛（International Genetically Engineered Machine Competition, iGEM）每年吸引众多国际队伍参赛，为基因工程应用发展贡献新想法。

国科大UCAS-iGEM合成生物学团队至今共参加了5届iGEM比赛，收获四次金奖，一次银奖。2020年末，克服疫情影响等种种困难，收获金奖的团队又吸引众多“新鲜血液”：来自2019级和2020级计算机、生物、物理等专业的本科生加入了UCAS-iGEM大家庭。

经过生物和编程知识讲授、开学招新测评以及实验培训后，UCAS-iGEM进行了一个半月的头脑风暴，来决定未来六个月相伴而行的“点子”。

一起来看看

头脑风暴中

UCAS-iGEM队员的奇思妙想

↓↓↓

张丁夕 2020级计算机专业本科生

“肠宝”微代餐，一种新型微生物代餐粉。通过定向进化的方法筛选出耐氧、耐酸、耐胆汁的双歧杆菌菌株，向菌株中导入分泌乳清蛋白质粒和分泌维生素质粒以合成人体必需的部分营养物质。同时导入光遗传系统，通过调节光波长控制不同的风味物质的产生。向工程菌中导入分泌Amuc_1100（艾克曼菌的菌膜蛋白）基因，可通过影响肠道尿素代谢和能量吸收实现减肥。采用cold - inducible switch，保证工程菌只能在肠道中存活。

李宁政 2019级化学专业本科生

一种生物发光系统构建的可调控显示系统。使用来自细菌的萤光素-萤光素酶系统，利用空气中的氧气作为氧化剂释放化学能发光，同时使用由绿脓菌素和亚铁氰化物作为氧化还原中间体，通过调节工程菌的代谢水平实现调节工程菌的发光亮度。利用DNA水凝胶固定工程菌作为发光体，使工程菌难以逃逸，并且此水凝胶可以按需求组装，按需求降解，从而实现对环境友好，对生命体友好。

张芷嘉 2019级生物科学专业本科生

产生蛛丝蛋白的工程菌。让工程菌利用二氧化碳和氢气生产蛛丝蛋白，得到纯化的蛋白溶液，利用3D打印技术实现在太空中生产材料。蛛丝蛋白是天然生物大分子材料的研究热点，天然蛛丝的强度甚至能比同等粗细的钢丝更强，优越的物理特性也让它在航天领域有着很好的前景。

刘昱辰 2020级生物科学专业本科生

利用工程菌去除室内甲醛。将负责甲醛代谢的两种基因导入酿酒酵母中，并引入两种对甲醛敏感的启动子，甲醛进入工程菌体内后刺激代谢甲醛的基因的表达。采用海藻酸钙包埋法将工程菌包裹于多孔的微珠中，并用大量微珠制成生物反应器。对于家用场景，生物反应器可以自主进气、排气，并周期性喷淋营养液以维持工程菌生存，多个这样的小型生物反应器可在居室内多位点放置，全方位全范围地吸收去除室内甲醛。

陈隽涵 2019级生物科学专业本科生

含有益生菌的牙膏。将葡萄糖氧化酶、脂肪氧合酶基因导入益生菌中，降解口腔中残留的糖、脂肪污渍和色素。同时导入果聚糖酶基因，在牙菌斑群体感应物质的调控下破坏牙菌斑中的多糖结构，与致病菌形成拮抗。目标是没有蛀牙！

陈冠羽2019级生物科学专业本科生

大家的想法都很有趣呀！我的想法则是利用合成生物学手段从饮品中除去咖啡因。我们可以在cell-free的体系内，通过两步酶促反应将咖啡因转变为有益人体健康的苦茶碱。

这个过程需要两种酶：Cdh与CkTcS。它们将由我们用合成生物学手段改造的工程菌生产。这两种酶可以利用CoQ(0)和SAM将咖啡因转化为苦茶碱。为此，我们还需要设计用于发酵生产SAM的工程菌。所有经过基因改造的工程菌将被严格限制在实验室中培养。

同时，我们还需要转入低温诱导自杀模块relB-relE+Ptrc，以杜绝工程菌泄漏的风险。最终，所有除因过程中需要的物质将会经过提纯、杀菌处理并加入滤芯中，以保证我们的滤芯可直接用于过滤饮品而不会对人体和环境造成伤害。

经过激烈讨论，在指导老师王江云（国科大博导、中科院生物物理研究所研究员）的建议下，UCAS-iGEM团队最终选择了利用工程菌生产酶制剂以降解咖啡因作为今年的项目。该项目将为使用者提供一种类似运动管理、饮水管理与睡眠管理的理念，用于对咖啡因的摄入进行管理。

现在，我们正扬帆起航

致力于将天马行空的设想付诸现实

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观微之光，可明远方

来源/UCAS-iGEM团队

文字/陈隽涵

图片/刘启涵

美编/何邦彦

责编/李文毅

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