在日前落幕的2021年國(guó)際遺傳工程機(jī)器大賽（International Genetically Engineered Machine Competition，iGEM）中，由西交利物浦大學(xué)七位本科生組成的代表隊(duì)從在全球343支參賽隊(duì)中脫穎而出，斬獲金獎(jiǎng)。自2015年首次參加該項(xiàng)賽事以來(lái)，西浦本科生團(tuán)隊(duì)已累計(jì)獲得三次金獎(jiǎng)牌、三次銀獎(jiǎng)牌。

iGEM是全球合成生物學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)賽事。今年的西浦獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)由生物科學(xué)、生物信息學(xué)、機(jī)械電子工程專業(yè)的學(xué)生組成，跨學(xué)科研究小組，從跨學(xué)科的角度提出了對(duì)定量檢測(cè)食品中細(xì)菌的方法，并對(duì)其原理進(jìn)行了充分驗(yàn)證。西浦慧湖藥學(xué)院的韓國(guó)霞博士、理學(xué)院的孟佳博士以及實(shí)驗(yàn)室老師們?cè)诨A(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技能方面為團(tuán)隊(duì)提供了支持。

（前排從左到右：聶欣辰、劉煒琳 、楊翊偉；后排從左到右：韓國(guó)霞博士、王思淼、韓欣研、陳力哲、楊書淮）

團(tuán)隊(duì)成員陳力哲介紹道，“iGEM要求我們完整的使用工程化手段，通過(guò)設(shè)計(jì)構(gòu)建測(cè)試到實(shí)驗(yàn)反饋的多次迭代，設(shè)計(jì)和創(chuàng)造出功能性的生物系統(tǒng)要求我們從設(shè)計(jì)、構(gòu)建、測(cè)試到實(shí)驗(yàn)反饋，完整地使用工程化的手段去設(shè)計(jì)和創(chuàng)造出新的生物系統(tǒng)。在今年的比賽中，我們從解決實(shí)際問(wèn)題出發(fā)尋找合適的生物工具，在計(jì)算機(jī)建模的基礎(chǔ)上進(jìn)行生物實(shí)驗(yàn)?！?/p>

“當(dāng)時(shí)選擇題目的時(shí)候，剛好看到一則關(guān)于食品安全的新聞，人們?cè)谑秤昧艘环N名為‘酸湯子’的小吃后導(dǎo)致食物中毒。同時(shí)我們發(fā)現(xiàn)在社交媒體上，食品安全是十分受關(guān)注的內(nèi)容?！标?duì)長(zhǎng)韓欣研說(shuō)，“我們希望借助這個(gè)科研項(xiàng)目，更好地了解食源性疾病以及導(dǎo)致疾病的細(xì)菌類型，對(duì)現(xiàn)有的常用檢測(cè)手段和還沒(méi)有被關(guān)注到的問(wèn)題進(jìn)行查漏補(bǔ)缺?！?/p>

小組成員使用噬菌體作為檢測(cè)探針，無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)作為半定量信號(hào)發(fā)生系統(tǒng)，用熒光強(qiáng)度表示細(xì)菌數(shù)量的范圍，來(lái)檢測(cè)食物中的細(xì)菌數(shù)量是否超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的半定量信號(hào)。

團(tuán)隊(duì)成員楊書淮解釋道，目前市場(chǎng)上使用的食品檢測(cè)方式存在檢測(cè)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題?！耙酝臋z測(cè)手段是通過(guò)細(xì)胞增殖來(lái)進(jìn)行信號(hào)放大進(jìn)而達(dá)到定量細(xì)菌的目的，周期較長(zhǎng)；而我們依靠無(wú)細(xì)胞系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)菌定量信號(hào)擴(kuò)增，只需要2-3個(gè)小時(shí)便可以觀測(cè)到表示細(xì)菌數(shù)量范圍的半定量信號(hào)，即使加入上游的噬菌體識(shí)別和裂解細(xì)菌的時(shí)間，整套系統(tǒng)也能在6-7小時(shí)內(nèi)完成細(xì)菌定量檢測(cè)整個(gè)檢測(cè)，較好的時(shí)效性可以作為一種初步篩查的手段?！?/p>

“此外，以往的檢測(cè)手段需要人為判斷細(xì)菌量是否超過(guò)閾闕值，而我們的系統(tǒng)可以將超過(guò)閾值闕值和沒(méi)有超過(guò)閾值闕值的細(xì)菌量轉(zhuǎn)化為特定的兩種信號(hào)（有或沒(méi)有熒光）來(lái)輸出檢測(cè)結(jié)果，省去了人為判斷的過(guò)程?！彼f(shuō)。

在參賽項(xiàng)目中負(fù)責(zé)社會(huì)實(shí)踐部分的楊翊偉談到，食品安全不僅是市場(chǎng)監(jiān)管部門關(guān)注的問(wèn)題，大眾也需要清楚了解食品安全的重要性?！拔覀兠嫦虼蟊婇_(kāi)展了一系列科普教育活動(dòng)，在蘇州青少年科技博物館、翰林小學(xué)舉辦科普講座，普及食源性疾病的知識(shí)?！?/p>

受疫情影響，團(tuán)隊(duì)成員在研究過(guò)程中也遇到了意想不到的挑戰(zhàn)，特別是從海外渠道購(gòu)買的實(shí)驗(yàn)材料無(wú)法按時(shí)到達(dá)，影響了已經(jīng)規(guī)劃好的實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。

“一方面，我們對(duì)方案進(jìn)行調(diào)整，把部分實(shí)驗(yàn)換成計(jì)算機(jī)建模的方式；同一時(shí)間也在國(guó)內(nèi)尋找可替代材料，推動(dòng)重要的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。”隊(duì)長(zhǎng)韓欣研說(shuō)。

“在比賽過(guò)程，我們了解到，需要不斷和外界交流，去調(diào)查真實(shí)存在的社會(huì)問(wèn)題，收集反饋并對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行迭代，而不是閉門造車。通過(guò)自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，我們能完善思考問(wèn)題的方式，提升靈活解決問(wèn)題的能力?！表n欣研總結(jié)道。（記者：王璐謠 編輯：石露蕓 圖片提供：劉煒琳）