iGEM国际基因工程机器大赛获奖案例分享（六）

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。

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。今天，带来2022年思铺iGEM战队的最后一个队伍分享，来自Worldshaper-HZ队的乳腺癌早期筛查课题。

# 1Worldshaper-HZ是谁？

Worldshaper-HZ

Worldshaper-HZ队是一支由8名男生和10名女生组成的高中生队伍，其成员来自杭州外国语学校、剑桥国际高中、宁波市外国语学校、天元公学、北京大学附属中学海口学校和锦秋学院等。

Worldshaper-HZ是一支积极主动、热情洋溢、踏实勤恳的队伍，他们的团队协作、策划组织能力一流。学术交流活动的参与队伍由队伍成员主动联系；线下公宣活动的策划执行也非常流畅，全部活动都举办得很成功。

同时，Worldshaper-HZ队也擅长运用自媒体方式。在参加项目期间，他们会运用图文、视频、图片等各种形式将在项目进行中的点滴上传到自媒体平台（如：微信公众号、微博等），达到记录参赛经历与公众科普宣传的双重效果。

# 2乳腺癌早期筛查

避免突如其来的噩耗

Worldshaper-HZ队的研究课题是基于CRISPR技术的便携式乳腺癌诊断设备研究。他们希望通过乳腺癌的早期筛查，可以提早发现提早治疗，减少突如其来的噩耗。

乳腺癌已成为世界上最常见的癌症，2020年女性癌症死亡率最高。团队的一名成员在经历了一位晚期乳腺癌患者的去世后，提出开发一种早期乳腺癌诊断工具的想法，乳腺癌的早期诊断和个性化治疗策略可以大大提高生存率，这样就可以避免再次发生悲剧。

circRNA等生物标志物在乳腺癌的筛查、诊断、预后和耐药预测方面很有用，对制定治疗决策也很重要。Worldshaper-HZ团队旨在找到一种实用的方法来敏感地检测乳腺癌的circRNA生物标志物。

目前对环状rna的检测方法往往需要实验室设备和较高的成本。Worldshaper-HZ的项目提供了一种敏感、廉价、无创和广泛应用的替代方法来检测乳腺癌的circRNA生物标志物。

Worldshaper-HZ的检测工具结合了CRISPR-Cas12a技术和无细胞系统来识别两个circRNA生物标志物，hsa_circ_0001785和hsa_circ_0001982，用于乳腺癌患者的诊断和预后。该检测对血液等微创样本非常敏感，并可以轻松地进一步扩展到其他circRNA生物标志物。

检测系统由三部分组成：基于CRISPR-Cas技术的识别系统、报告系统和无细胞系统。

其中报告系统作为探针，隔离猝灭剂和荧光染料，并发出荧光信号。

识别系统由RNA相互作用的引导RNA(igRNA)、Cas 12a酶和双链DNA组成。为了适应不同的实验，设计了不同的igRNA序列，并且可以了解使用不同igRNA和dsDNA组合的每个系统产生的荧光。因此，igRNA的设计分为以下三部分：Cas 12a手柄、igRNA导向器和igRNA触发RNA传感器(触发+夹钳)。

目前，CRISPER-cas技术是常用的筛选技术。科学家们已经对cas9家族的机制有了较全面的了解，一些成熟的实验技术可以借鉴。

因此，Worldshaper-HZ最初选择了cas9。但初步的结果并不是很好，所以根据专家的建议，将测试系统从Cas9改为Cas12a，以获得更明显的荧光信号和更高的准确性。

除此之外，经过专家访谈和实地调研，Worldshaper-HZ队还对检测设备进行了以下两点修改。

首先，在血液采集方面，由于血液样本的复杂性，西安天博实验室建议对血液样本进行离心，以获得所需的环状RNA，丢弃黄皮肤和红细胞，这样可以消除许多未知因素的影响，通过对血液样本的温度保存，保持最准确的结果。

其次，设备是为普通大众设计的，不需要专业的测试人员和生物实验室来完成操作。因此，专家提出，其经济效益值得注意。目前，该设备仍有改进的空间。

由于疾病诊断领域所需要的准确性和严谨性，Worldshaper-HZ队希望可以通过研究，能够使乳腺癌早期筛查在简单使用和准确两个方向上进一步发展。同时，将该试剂盒在市场推广，使得更多公众可以在家使用，及时发现并且治疗，提高乳腺癌的治愈率，为世界乳腺癌早筛领域做出贡献。

# 3收获不止奖项

过程也是一种成功

Worldshaper-HZ队在老师们的眼里一直都是一支默默无闻却又踏踏实实的队伍，让每位指导老师都会不自觉地挂在嘴边不停称赞。

在项目进行过程中，他们常常会主动寻找老师解决问题，对于实验部分的理论知识也会积极钻研。虽然最终结果不尽如人意，但是不能否认他们每个人的认真付出。在这次项目中，我们也不能仅仅用最终结果去衡量好坏，相信一队的每位同学都有各自的不同收获。

以下为部分队员对参与本次iGEM的感想。

忘不了杭州的夏天，一个个挑灯的夜晚，一次次实验成功后的的欢呼，一遍遍练习答辩的线上会议，一篇篇改过又改的文稿，Worldshaper-HZ带给我的这七个月，在我的回忆里是闪烁着光的。

这个项目从始至终带给我们的不仅仅只是经验上的学习和最后不尽人意的Medal，我更在乎的是我们队友之间的深刻的友谊和团结的氛围。中途遇到过无数个困难与悲伤，但咬牙挺过去后发现自己所做的一切都是值得且有收获的。有过在实验室一次又一次不断的测试，也有在线上和各大学的代表开会联系，在这期间，我真正的体验也学到了未来能够用到的能力。

也许这个项目有结束的一天，也有不如意的结果，但我们永远都会铭记这几个月感受和学到的技能。希望我和我的队友们未来可以在顶峰相见！

——张同学

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