校园动态 | 发现组织工程新方式 上纽大iGEM学生团队揽银

“国际遗传工程机器设计大赛”（简称iGEM）是合成生物学领域的国际顶级大学生科技赛事。上海纽约大学iGEM学生团队，近期提出了一项可能对组织工程具有革新意义的研究成果，涉及科学家使用干细胞在实验室中培养新的人体器官和组织的过程。该名为“胶原蛋白衍生工程支架”（Collagen-Derived Engineering Scaffold）的研究项目，在10月31日至11月5日举行的波士顿国际基因遗传工程机器大赛中摘获银牌。今年，来自全球约40个国家和地区的近7千名学生参加了这项比赛，分享创新想法与研究成果。

上纽大iGEM研究团队负责人之一、来自美国芝加哥的2021届经济学专业学生Daisy Bugarin表示，项目的灵感来源于大家对食物垃圾再利用的兴趣。

“上海今年起开始实行垃圾分类政策，这使得我们重新思考如何利用生活垃圾解决现实中的问题，”Bugarin说。

上纽大iGEM团队最终决定探索鱼鳞的潜在新用途。鱼是许多上海居民日常饮食结构中的重要组成部分，而鱼鳞具备一种“压电性”——即当外力作用稍稍改变了鱼鳞形状时，它们可自行发电。

团队发现，通过用低音调声波冲击草鱼这一常见品种的表皮，鱼鳞会产生少量电能。在帝国理工学院iGEM团队早前的研究成果基础上，上纽大iGEM团队发现可以利用鱼鳞产生的电力来触发大肠杆菌不同的生长方式。

上海纽约大学iGEM团队展示他们构建的DNA序列——“生物积木”的效用。团队成员改变了大肠杆菌的DNA，这样一来，当大肠杆菌将电力信号转换为化学信号，告诉细胞改变其生长方式时，便会放出蓝绿色光芒。

团队发现，将这两项创新相结合便可以显著推动组织工程的发展，为提高器官移植成功率铺平道路。

“目前，大多数组织再生都采用塑料材料制作支架，或是能使实验室培育的组织具备形状与结构的材料，”上纽大iGEM团队负责人、来自日本的2021届神经科学专业学生Yuma Kanazawa说，“但塑料除了能保持组织的形状之外，没有任何其他作用。而鱼鳞中的胶原蛋白可以起到支架作用，同时，鱼鳞产生的电能还可以发出信号，指示细胞开始生长或生长为其他类型的细胞。因此，鱼鳞同时发挥着开关和支架的作用。”

为了证实这项成果的伦理及实践意义，上纽大iGEM团队咨询了纽约大学坦登工程学院化学与生物分子工程研究教授、组织工程研究的先驱Kalle Levon。Levon教授对上纽大iGEM团队的研究印象深刻，他指出，不论是采用有机材料支持组织生长，还是利用电改变细胞生长方式，对于组织再生学科来说都是全新的理念。

上纽大iGEM团队的这一开创性研究都是在学校教学楼的生物、化学和物理实验室中进行的。团队顾问、上纽大生物学助理教授Jungseog Kang说，“团队的项目取得了创新性成果，结合了多门学科的知识。今年的上纽大iGEM团队出色完成了一项复杂的研究项目，其成果对于医学和环境可持续性均有一定影响。”

为实现iGEM赛事“创建协作研究社区”的目标，上纽大iGEM团队还联系了上海当地环保组织和废物处理公司，评估再利用这些会被餐厅、菜市场废弃的鱼鳞的可行性。2019年4月，团队还主持了iGEM上海地区高中与大学组会议，接待了来自全国四个省市的170多名大学生和高中生。

2019年4月，来自全国四个省市的20支iGEM高中和大学团队齐聚上海纽约大学，参加iGEM上海地区会议。

上纽大iGEM团队希望，下一届队伍能够承担起胶原蛋白衍生工程支架项目的研究重任，利用他们的创新技术在上纽大实验室培育新的动物组织。“这一项目确实产生了作用，如果团队未来能够将其投入实践，证明项目成果在实际的行业应用中确实行之有效，相信我们下一次可以赢得iGEM特等奖，”Kanazawa说。

“看到今年特等奖团队能够设计出‘全周期’解决方案，真的很振奋人心。这些方案可以切实帮助整个行业和各个国家解决现实问题，”Bugarin说，“除了生物学，这些方案还涉及其他许多学科领域的知识，展现出了创业精神和专业技能。希望我们学校每个专业的同学，都可以积极参加iGEM比赛，做出重要贡献。”

上纽大iGEM团队：队长为2021届学生Daisy Bugarin和Yuma Kanazawa；成员包括：2021届学生彭绍庭、董淑欣、Jessie Zhang、Andrew Du、Jenny Li 、雷永宁，以及2022届学生布一凡、王叶希、朱斯辰、李佳璐、陈思怡。

关于iGEM

“国际基因遗传工程机器设计大赛”是一项合成生物学全球赛事，也是iGEM的年度盛会。大赛以为社区和整个社会做出积极贡献为使命，鼓励学生利用基因工程解决全球各国的当地问题。每年，该竞赛都会汇集来自世界各地的7千多名参与者，共同探索和创造合成生物学领域的独特应用。除了技术能力，该竞赛还会对参赛者的团队合作、责任感、企业家精神，以及作品的共享性、安全性等其他方面进行评估。

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