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专家采访

含泪离开工作岗位3周,他拿了两个奖之2017合成生物学iGEM盛会

【2017-12-25】


今年本公司捕获了一名骨骼精奇的产品经理——何醍,前段时间他亲身经历了一段结合【合成生物学】【iGEM比赛】【爱丁堡大学的新礼堂】这三个关键词所组成的朝圣之旅。咱们一起看看这一段精彩的青春吧!


科研产品经理——何醍本人表示

我从小最喜欢侏罗纪公园系列电影。身为一个小男孩,对里头的霸王龙、翼龙、背甲龙毫无抵抗力,直到现在,我对恐龙的兴趣没有减少,偶尔还拿出珍藏的电影来回味。对于恐龙,科学家做了从化石考古到遗留骨骼探索的工作,然而重新“复活”恐龙好像仍离我们很远。在我学习了生物学知识后,我认为,“恐龙复活"在某一天可能实现!技术上侏罗纪公园真的可能被重建!我们依靠什么来实现这些梦想呢?答案是“合成生物学”。




【合成生物学】


最近一篇Nature期刊文章,由美国斯克里普斯研究所的Floyd Romesberg教授团队发表了一种既能存储又能检索非天然人造遗传信息的半合成生物体1。是的,比14年的研究更进一步,其团队发现,非自然状态下的碱基能够被植入大肠杆菌基因组中,产生半人工生命体。还可以通过转录、翻译出非自然状态下的氨基酸,其合成蛋白的效率与天然核苷酸并无差距。这无疑是人工合成生命领域的一次革命性突破,为构建稳定遗传的人工合成生命遗传系统翻开了新的一页。而研究此类项目的科学家则就是我们所知的“合成生物学家”。


合成生物学家已经搞出了扩增密码子、人造核糖开关、人工合成的单个原核细胞,现在正由多国合作进行真核细胞——酵母的合成。没准哪一天合成恐龙真的能再出现呢!


问:合成生物学真的能创造出人造生命吗?
答:合成生物学是一门交叉型新学科,融合了生物学、化学、计算机科学、工程学、物理学等多个学科。目的是整合这些学科的概念和知识,以更高效、经济、精确的方式,按照人类意志创造出各种对人类活动有益的产品或具有特殊功能的生物体。不同于传统生物学从上到下的思想,合成生物学遵循着 bottom to up (从下到上)的思想—从创造或改造最基本的细胞组件开始, 再对其进行组装组合。最终使其成为一种对人类有价值的单一生物体(还不一定是生命体)。
未来很多领域都可能利用上合成生物学,例如工业、医学、能源、环境、建筑等等。作为目前生物界的最高精尖领域,许多科学家已经开始尝试合成生物学研究,也确实出现了诸多振奋人心的成果,这给予了人们极大的信心:人造生命可能离我们不远了。





【iGEM赛事】


iGEM 2017的logo

带着质粒的细胞和齿轮直观地表达了合成生物学的概念


国际遗传工程机器大赛(iGEM),又称国际遗传工程机器设计大赛,2005年始每年都由麻省理工学院举办。是一个国际性学术竞赛,合成生物学领域最高级别的竞赛,更是生物学界规模最大的赛事。用“盛会”一词形容绝不为过。今年的比赛有多热闹呢?看看照片那叫一个人山人海!



高手云集——全球五大洲44个国家共313支参赛队伍超6000名选手。

肯定有媒体——赛事信息得到《科学》、《自然》、《科学美国人》、《经济学人》等学术和工业界期刊杂志的关注、BBC等传媒专题报道。

赞助商来找好点子,以及最最德高望重的,来自世界各地的数百名大牛评委


悄悄告诉大家,最后集会时组委会问有哪些评委拥有自己的合成生物学公司,超过三分之一的评委都举起了手!



今年阅微基因捕获了一位新鲜出炉的“iGEM大赛金奖得主”——科研产品经理何醍。何醍九月份刚从爱丁堡大学Biotechnology专业毕业,一回国便加入了阅微基因(前几期好多认真风格文章便出自其手)。作为爱丁堡大学Overgraduate队伍(Edinburgh OG)成员,何醍在忙碌工作之余,请假代表学校赴美参加了iGEM赛事。(老板:100个,不,1000个准假!)


何醍与项目海报



Edinburgh OG 的9名队员国籍涵括了英日意中以及爱沙尼亚。自今年2月份组建开始头脑风暴,经过长时间的讨论修改,受到了特拉维夫大学的Ido Yosef项目组于2016年在PNAS杂志一篇文章3的启发(此文章审稿人为CRISPR技术的首要奠基人之一:Jennifer Anne Doudna),终于5月确定参赛项目<Modular Molecular Toolkit for Re-sensitisation of Antibiotic-resistant Pathogens Using CRISPR Delivered by AO-Phage System>(通过使用双重噬菌体系统递送CRISPR创造可重新敏感化耐抗生素超级细菌的模块化分子工具箱)。成员历经5个月时间的团队工作,成功达到项目目标——自主设计了数种不同的CRISPR系统(SaCas9, SpCas9 和Cpf1)分别编辑了不同的噬菌体(温和噬菌体:lambda,P1. 烈性噬菌体:T4,T7),并进行了建模分析。通过这个系统可能使耐药的超级细菌重新对抗生素敏感,从而实现使用常见抗生素重新治疗顽固的耐药超级细菌的目的。此系统的实现主要依靠双噬菌体递送系统和神奇的“基因魔剪”CRISPR技术。


由于耐抗生素的超级细菌给全球的医疗健康事业带来了极大的威胁,使感染性疾病的治疗加大了难度,并造成逐年持续上升的死亡人数。而发展新型抗生素耗资耗时巨大且成功率低。因此,本项目有极大潜力在实际应用层面被发展为粉末状药品,用于医疗机构的清洁、家畜感染病预防和治疗等情境


具体的步骤为下:①把CRISPR系统编辑进温和噬菌体;②温和噬菌体侵染超级细菌,将CRISPR系统递送到致病菌内,并定向剪切致病菌内的耐药基因质粒实现重新敏感化;③加入带有CRISPR系统可锚定剪切区域的烈性噬菌体。所有重新敏感化的细菌带有CRISPR能剪切烈性噬菌体从而对其“免疫”,而没有被重新敏感化的细菌则会被烈性噬菌体侵染死亡。在这一整套系统内,CRISPR系统会剪切耐药基因并为敏感化的细菌提供烈性噬菌体免疫能力,而双噬菌体系统避免了直接使用烈性噬菌体可能产生的细菌对烈性噬菌体的进化耐受性。


项目图解和海报,Lysogens (被温和噬菌体感染的细菌),T7-N1C1(被烈性噬菌体侵染的细菌)


通过整整5天的项目展示、项目演讲、海报交流、队伍交流和评委问答等比赛环节,Edinburgh OG队最终获得了金奖(Golden Medal),最佳医疗特别单项奖(Best Therapeutics Project)以及最佳网站提名奖。为爱丁堡大学拿回了历届OG队伍的第一个金奖和和有史以来第二个单项特别奖


问:你们说,这是不是一个用脑汁,汗水,破英文,以全勤奖为代价换来的精彩呢!
答:我…写这篇文章的部分原因是为了对老板解释我请这么长假是去做了什么 ^   ^"

爱丁堡大学OG队伍合影和单项特别奖(Best Therapeutics project)揭幕现场


金奖(Gold Award)奖状和单项特别奖(Best Therapeutics project)奖状



【特别介绍——爱丁堡大学的新礼堂】

爱丁堡大学(The University of Edinburgh)是一所享誉世界的一流综合研究型大学,位于英国苏格兰首府爱丁堡市(爱丁堡整座城市都是世界文化遗产,真的美不胜收),创建于1583年,是英语国家中第六古老的大学。爱丁堡大学产生过25名诺贝尔奖获得者。由于其悠久的历史、庞大的规模、卓越的教学质量与科研水平,爱丁堡大学在2016/17年QS世界大学排名中位居全球第19位…这些辉煌的历史我也不多说了。主要是给大家看看我的毕业典礼:翻新后的McEwan礼堂,超美的有没有,随便一拍就是电影画面大片风啊!我就是在这里被授予的力学硕士学位,并且iGEM全体成员当然在11月30号举办的毕业典礼上被爱丁堡大学校长点名表扬!



参考文献:

1. Zhang, Y., Ptacin, J.L., Fischer, E.C., Aerni, H.R., Caffaro, C.E., San Jose, K., Feldman, A.W. and Romesberg, F.E., 2017. A semi-synthetic organism that stores and retrieves increased genetic information. Nature, 551(7682), p.644.

 

2. Malyshev, D.A., Dhami, K., Lavergne, T., Chen, T., Dai, N., Foster, J.M., Corrêa, I.R. and Romesberg, F.E., 2014. A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet. Nature, 509(7500), pp.385-388.

 

3. Yosef, I., Manor, M., Kiro, R. and Qimron, U., 2015. Temperate and lytic bacteriophages programmed to sensitize and kill antibiotic-resistant bacteria. Proceedings of the national academy of sciences, 112(23), pp.7267-7272.

 

4. 爱丁堡大学iGEM2017队伍官方网址:http://2017.igem.org/Team:Edinburgh_OG