iGEM国际基因工程机器大赛金奖项目案例分享

国际基因工程机器大赛iGEM,是合成生物学领域的国际顶级大学生科技赛事,也是涉及数学、计算机、统计学等领域交叉合作的跨学科竞赛。每年由美国麻省理工学院MIT主办,主要针对在校本科生、研究生和高中生。竞赛要求iGEM团队利用标准生物模块(Biobricks)来构建基因回路、建立有效的数学模型,实现对精致复杂人工生物系统(artificial biosystem)的预测、操纵和测量以完成比赛。

2022年国际基因工程机器大赛iGEM,已于北京时间10月28日20:00正式落幕。

iGEM赛事回顾1 | 为缓解能源危机,Worldshaper-NJBIOX队将厨余垃圾变废为宝

据不完全统计高中生组,2022年中国大陆有60多个队注册参赛,最终有16支队伍获得金奖、19支队伍银奖、15支队伍铜奖、9支队伍无奖、2支队伍弃权。

机构有幸继续领跑iGEM Commercial 赛道。其中 Worldshaper-NJBIOX 战队经历了长达1年的学习、科研之旅,喜获金奖1项最佳复合部件提名

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# 1Worldshaper-NJBIOX是谁?

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Worldshaper-NJBIOX

Worldshaper-NJBIOX战队共有20名队员,分别是来自南京外国语学校、金陵中学、南京师范大学附属中学、武汉英中高级中学以及合肥一中等学校的高一、高二学生。

Worldshaper-NJBIOX战队是一支脑洞超大、多才多艺、热情洋溢的队伍。他们对生物、基因工程方向的项目抱有极大的热忱。

负责湿队工作的队员已经参加过各类生物竞赛,阅读钻研过不少期刊文献,有较强的生物核心素养。

负责干队工作的队员则掌握着拍摄、视频剪辑、自媒体运营、网页制作、CAD制图与3D模型制作等多方面的才能。

# 2厨余垃圾变废为宝缓解能源危机

Worldshaper-NJBIOX战队的课题是研究如何使用酪丁酸梭菌利用厨余垃圾生产生物燃料丁酸丁酯,从而实现对厨余垃圾的可再生利用。

该项目有重要的现实意义。据统计,全球每年有600-800万吨甲壳类动物的废弃物产生,其中虾壳约占45%。虾壳也是一种宝贵的生物材料,其中含有多种生物活性成分,因此简单地丢弃虾壳废弃物会引起严重的环境和经济问题。

同时,中国在75届联合国大会上提出了“双碳”目标,让队员们更加意识到能源问题的重要性和紧迫性。

因此,Worldshaper-NJBIOX战队希望通过努力,能为处理厨余垃圾提供一个新的方法, 也为更好的让垃圾变废为宝作出贡献。

他们通过利用酪丁酸梭菌分泌的蛋白酶降解虾壳粉中的蛋白质利用生产的有机酸降解矿物质,经处理得到能被发酵使用氮源,从而实现对虾蟹废弃物的可再生利用。

在项目研究过程中,团队也遇到了不少困难。

- 原材料如何高效经济地获取和处理?

- 发酵过程中副产物如何控制?

- 具有刺激性的产品丁酸丁酯又该如何安全储存?

带着这些问题,队员们采访了相关领域的专家教授,获得了有效的解决方案。

例如:在如何高效回收原材料虾蟹壳上,田教授建议我们去和餐馆等合作,还给队员们详细介绍了厨余垃圾的一般处理方法,这恰好给了蔡同学灵感,设计了虾蟹壳的处理设备——粉碎烘干一体机

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例如:在如何确保丁酸丁酯纯度、减少副产物的方面,华南理工大学的王教授建议最好是保持丁酸和丁醇1:1的比率,队员们也将此建议用在了数学模型的建立上。

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经过两个月的调研、路线设计优化,三个月的实验,产品丁酸丁酯成功地通过从头合成的生物法生产出来了。这不仅意味着,虾蟹壳等厨余垃圾有了另一种回收途径;更意味着生物燃料丁酸丁酯有了更加经济的生产方式。

如果丁酸丁酯能够以更加低廉的价格生产,更加环保的方式储存和运输,那么,生物燃料将会在替代传统化石燃料的路上更近一步。

# 3收获不止奖项

更多是成长

在本次iGEM中,Worldshaper-NJBIOX战队不仅获得了可喜的成绩,在整个参赛过程中,每位队员都挑战了极限,突破了自我。

湿队队员承担着项目重要的依托——实验部分。每一次实验操作的进行,实验数据的验证,都是对课题的再一次探讨,对生物专业知识与实验操作技能的深入学习认知。

干队队员则负责起团队的其他工作。从宣传活动的策划到视频的拍摄与制作,从自媒体平台的运营到社会调查等,每一次活动都是全新的尝试,每一次的宣发都带给社会传递出正能量。

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除此之外,在参赛过程中,每位队员都发散思维,提出自己的创造性想法。蔡同学和柯同学根据项目产品的需求,带领其他队员设计出两个适用于项目的装置——粉碎烘干一体机、丁酸丁酯储存罐,极大地推进了项目的落地实施可能性。

正是全队队员的共同努力,Worldshaper-NJBIOX战队才能顺利收获金奖以及单项奖提名。这样的结果,也回报了大家为目标而做的努力,每位队员都兴奋不已。

这次能拿到金奖,不仅要靠实验组的同学完成实验,也离不开HP组同学们观察思考细致,通过实践反馈来的信息改进与优化了项目,更离不开宣传组的同学们耗费大量心血组织策划活动。可以说,这块金牌,是全队7个小组、20位队员的共同努力的结果。

——队长张同学

答辩的时候看到评委们对自己团队的项目表现出巨大的兴趣,我感到前所未有的成就感和认同感,也深深感受到了为环保、为人类问题做出贡献的意义。

——实验组成员张同学

 

# 4、2023种子队员招募报名持续中

新的一年,新的起点,新的成就!新一届的同学们,2023年机构·iGEM战队种子队员招募启动啦!截至12月31日都可享受早鸟优惠!

对iGEM竞赛感兴趣、渴望在国际舞台上展现风采的同学们,快来加入我们吧!

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