近日，2021年国际遗传工程机器大赛（InternationalGeneticallyEngineeredMachineCompetition,iGEM）全球总决赛正式落下帷幕，来自北京师范大学珠海校区的iGEM竞赛团队（BNUZ-China）以“E.ColiKeenDoctor”项目参赛，在众多参赛队伍中脱颖而出，一举斩获金牌。
团队在获得金牌后合影留念
金牌名单公布，BNUZ-China位列其中
不仅是金牌，更是成长与收获
BNUZ-China团队组建于2020年8月，由文理学院2019级生物科学专业本科生刘路旋担任队长，杜芸希担任副队长，生命科学学院张根发教授担任主要指导教师，成员由来自生物科学、数学与应用数学、地理科学、化学、经济学等专业的19位本科生组成。
BNUZ-China团队队徽
团队合照
BNUZ-China团队的项目着眼于定殖肠道工程菌改变色氨酸代谢途径治疗慢性肾病。慢性肾脏病（CKD）是指肾脏结构或功能异常，病程在三个月以上，肾功能在几个月甚至几年之内缓慢衰竭的一种肾脏疾病。慢性肾脏疾病在世界范围内发病率较高。伴随着慢性肾病的发展，往往伴随着肠道菌群及其代谢物代谢紊乱、肠道屏障功能受损等现象。
慢性肾病进程示意图
硫酸吲哚酚是促进慢性肾病进程的关键性尿毒素，食物中的色氨酸在肠道内被大肠杆菌代谢产生吲哚，吲哚被人体吸收后会在肝脏被代谢产生硫酸吲哚酚。BNUZ-China团队敲除TnaA，重构四步酶促反应，催化色氨酸形成吲哚丙酸。吲哚丙酸能够促进杯状细胞分泌物的产生，清除氧自由基，降低炎症反应，进而修复肠粘膜屏障。BNUZ-China团队让工程菌异源表达了能够高效催化乳糖形成低聚半乳糖的β半乳糖苷酶bga2。低聚半乳糖能够很好的促进双歧杆菌、乳酸杆菌的增殖。为了让工程菌能够在特定的时刻发挥其特定的功能，并保持一定原始的大肠杆菌数量，BNUZ-China团队设计了一个基于Lux系统的群体感应系统。当工程菌数量较少时，它会特意性地表达GDH促进自身增殖。当其数量达到一定阈值之后就开始表达bga2促进益生菌的增殖。
E.ColiKeenDoctor改善肠道环境治疗慢性肾病
生物安全方面，为了让用户能够特异性消除工程菌，BNUZ-China团队设计了一个诱导杀死通路，在一个阿拉伯糖诱导的启动子下游编码一个翻译抑制剂MazF。为了防止工程菌逃逸至环境中，BNUZ-China团队敲除了工程菌的Can基因，如此一来工程菌只能在高二氧化碳环境中生存，肠道中的二氧化碳浓度是足够的。当其逃逸至大气中将由于二氧化碳浓度不足而死亡。
生物安全模块
从立项前的问题调研到项目设计、可行性评估、实验细节、再到最终展示，BNUZ-China团队做了一系列的实践活动，保持着与外界的及时沟通与交流，包括采访专家教授、医生、问卷调研、以及企业参访、走进生产工厂等，并且BNUZ-China团队还和其他iGEM队伍建立了合作关系，共同编写了“iGEM肠道类项目参考手册”，共同举办了讲座等活动，推动项目朝着更可行、更实用、更安全的方向进行。
团队合照IGEM肠道类项目参考手册
立足合成生物平台，聚焦现实问题
队长刘路旋
队长刘路旋提到，当初选择定殖肠道工程菌改变色氨酸代谢途径治疗慢性肾病作为研究方向有两个原因：一是近年来，随着肠道菌群在疾病中的作用被逐渐发现，靶向肠道菌群中的代谢通路，调控肠道菌群-宿主共代谢产物的生物合成，已经成为干预宿主疾病的新策略，具有较好的前景；二是团队成员在立项前进行了问卷调查并采访了专家教授，商讨后认为基于肠道菌群及其代谢产物的调控来干预慢性肾病进展具有重要的科学价值。
团队成员到汤臣倍健开展调研
成绩是辛勤劳动的结果
副队长杜芸希
确定了研究主题，做实验的过程才是真正的难题。谈起暑假留校做实验的经历，同学们回忆起来还仿佛就在昨天，“还好当时坚持下来了，否则之前的努力就都白费了”。他们曾遇到连续多次实验失败。据副队长杜芸希回忆，“最痛苦的一次是最初的实验一遍就成功了，本来大家还觉得特别开心，但后来对实验条件等做了改进后再重复实验，却发现重复不出来了。一个星期连续不断的实验都没有成功，当时想的是要不就用之前的数据吧，可是之前做出来的数据是不完善的，我们觉得不能这样，不甘心就这样放弃。后来又全部重新做了一次，最后终于成功了。”
wikifreeze前，团队做最后冲刺
“在测量生长曲线时，实验组的同学们凌晨四点就起床赶往金声楼的实验室，等做好实验前的所有准备工作已经七点了，有的同学直接累瘫在椅子上睡着了。有些仪器只在励教楼的实验室才有，所以同学们在金声楼做好了准备工作，又连忙赶到励教楼继续做。实验要求每隔一个小时都要记录一次数据，实验组的同学们排班、接连不断地测量了30个小时。”刘路旋如是说。
团队成员苏梓南表示：“从最初的项目设计、小组讨论开始，到最后看着我们的Wiki上线并收获金牌，整个比赛带给我的是一种深深的感动和成就感。尽管实验过程和后续整理分析的过程不乏困难、失败的困扰，但能够从设计到实施，从头至尾做自己原创的项目，用自己的努力成果与其他团队的iGEMers交流，这种喜悦和收获对我而言无比珍贵。另外，从不熟悉实验设计、仪器和实验操作，到最终熟悉实验室的每个角落和实验的每一步操作，这种成长同样需要实践与积累。”
指导老师张根发教授
张根发老师肯定了同学们的辛勤付出，同时对帮助过队伍的人们表示感谢：“有些问题的解决还是靠同学们超常的学习精神和拼搏精神，取得成绩肯定是汗水和辛勤劳动的结果。”
与北京校区iGEM团队进行交流
把科学教育当作使命和责任
在BNUZ-China团队看来，比起将iGEM看作一场比赛，他们更愿意称它为一份事业。在这个过程中，是对合成生物学的热爱驱动着团队在面对一个个困难、一次次失败后仍然选择坚持下去，选择追求完美。因为热爱，他们不仅收获了奖牌，更重要的是，遇见了一群志同道合的朋友，收获了快乐、成长，并找到了自己前进的方向。
团队与采写记者合影
谈及对未来的期待，BNUZ-China团队希望能够将这份“事业”传承下去，希望珠海校区的iGEM队伍在接下来的竞赛中继续取得胜利，并收获更多单项奖牌。同时，他们还希望通过比赛推动生物科学的科普教育，完成好师大学子的光荣使命。