2021年深秋，一支来自中国兰州的参赛队伍勇摘iGEM大赛金牌。这支14人的团队成员可谓各具特色：有完美主义倾向的团队“领袖”朱坤；老成严谨被戏称为“教授”的哈布尔；临危受命的“救兵”王天一；号称“外向型社交分子”的杨焠焱和甘梓澳；努力成长的王芙蓉与刘天锦……在生命医学学科交叉研究团队老师的倾情指导下，兰州大学代表队凭借过硬的专业能力、新颖大胆的比赛选题、精益求精的实践态度，在高手如云的iGEM大赛中脱颖而出，一举夺魁。

国际基因工程机器大赛（theInternationalGeneticallyEngineeredMachineCompetition,简称iGEM）是合成生物学领域的国际顶级大学生科技赛事，也是涉及多领域交叉合作的跨学科竞赛。比赛旨在培养合成生物学人才、促进各国学者在合成生物学领域的学习，至今已发展成为世界上最前沿和最具影响力的生物学竞赛之一。本次大赛共有来自全球41个国家和地区的总计352支队伍参加，其中不乏有牛津大学、斯坦福大学、清华大学、北京大学等等世界一流名校。

正如队员们所说，这一年的iGEM备赛生活不仅改变了他们的生活轨迹，也成为了iGE鄄Mer人生中重要的里程碑之一。iGEM将来自不同学院的十四位成员紧紧相连，为他们的大学生活添上了浓墨重彩的一笔。

关闭新冠病毒的“门”

自2019年以来，新冠疫情大流行对全球各国人民的健康和经济发展带来了严重威胁，而当今国际上的主流治疗手段是疫苗与药物防治，但这两种方式对疫情防治的效果有限，探究新型治疗手段就成了生物学的热门话题。而iGEM致力于利用合成生物学解决现实问题的宗旨，也让兰州大学代表队队员们的目光聚焦到新的防治方法上。

新型冠状病毒属于正向单链RNA病毒家族，与2003年出现的SARS-冠状病毒有许多共同特征。病毒感染人类的过程主要是通过其表面的刺突蛋白与人类细胞表面的受体ACE2结合，然后进入细胞开始复制，最终释放出更多的病毒，不断感染更多的细胞。

兰州大学代表队的“通过靶向血管紧张素转化酶的CRISPR-Cas13d系统开发新型冠状病毒抗病毒策略”项目，主要是通过利用单链RNA靶向系统CRISPR-Cas13d敲低细胞表面ACE2（血管紧张素转化酶，下文简称为ACE2）的水平来寻找一种在疫苗与药物治疗之外的新型抗病毒策略。

作为2021年iGEM兰州大学代表队队长的朱坤早在2019年就注意到了iGEM大赛，构思了“用CRISPR-Cas13d系统靶向裂解新冠病毒基因组”的课题。但在完成实验设计之后，朱坤受疫情影响，不得不暂停课题研究。可就在2020年6月，该想法被其他科研团队率先实验成功并发表科研论文。但从不轻言放弃的朱坤在与团队指导老师李祥锴教授、团队顾问周拓宇学长交流过后，有了新思路。团队指导老师李祥锴教授不仅是iGEM裁判组成员，也是中国合成生物学学会委员，深耕合成生物学领域多年。李祥锴告诉朱坤：“既然裂解不能做了，那我们就改改，尝试敲低细胞表面的ACE2水平来治疗吧。”

ACE2是肾素-血管紧张素系统的一个组成部分，该系统在人类的呼吸和消化系统中非常丰富。ACE2的下调不会引起明显的异常，而ACE2又是新冠病毒的功能宿主受体，降低细胞表面的ACE2水平，就减少了新冠疫情与受体结合的机会，从而将病毒的“门”在一定程度上关闭。

涉及到基因编辑技术，朱坤便更加谨慎。在仔细查找相关资料的过程中，朱坤发现高原地区的人在缺氧环境下，ACE2水平本身就会相对较低，所以团队在细胞层面少量敲低其水平的操作也无伤大雅。

而实验的关键技术———CRISPR技术已被广泛应用于基因编辑技术中。此前，该系统也已成功用于新型冠状病毒基因组的靶向切割。此外，针对Cas13d的RNA的切割活性并不依赖于特定的邻近基序的存在。因此，朱坤团队想到从mRNA层面着手敲低，可以尽量避免细胞中基因的改变。CRISPR-Cas13d可以通过切割细胞表面的mRNA来降低细胞表面ACE2的水平以实现精确处理。就这样，选题的安全性得到了保障。

在开题路上遭受的挫折并没有打倒朱坤，再次完成选题构想的他招募了一群“能人异士”，兴冲冲地准备大展拳脚。此时的他并未想到的是，接下来的实验路将更为艰难……

那些艰难而快乐的日子

实验首先需要选定载体，然后将靶向工具放入载体中，再将载体放入细胞定向敲低ACE2水平。虽说来简单，但实际操作十分艰难繁琐。“团队一开始人很多，但是由于项目工作量是很大的，不断有人退出，一直坚持到最后的人，就是我们现在看到的这个团队。”朱坤作为队长，见证了这支队伍从诞生到成熟。

实验初步设计后，团队选择了在基因治疗和疫苗研究中广泛应用的腺相关病毒(Adeno-Associatedvirus,AAV)作为治疗工具。作为领域内常用的安全基因治疗工具，AAV也较容易被公众接受。但为了保证实验设计的合理性，团队成员搜集了大量关于AAV的资料。在一篇体外实验论文当中，团队发现AAV病毒除了感染效率较低之外，还有一定致癌效果。“他们在科学方面也比较严谨。基本查找了AAV病毒的所有资料。”指导教师李祥锴说道。是否要放弃使用现有较为成熟的病毒载体？团队陷入了迷茫，不断寻找解决方法。

在拜访了致力于肿瘤分子治疗和免疫治疗的基础研究的兰州大学医学前沿创新研究中心执行主任金卫林教授后，金卫林向团队介绍了外源性基因表达效率高、体外感染实验效率高的慢病毒也可作为治疗工具。考虑实验安全，团队只好放弃了现在技术已经较为成熟的AAV病毒，选用了更为保守的慢病毒为载体。

据队员王芙蓉和刘天锦回忆，“那时实验进度慢，落后原计划很多，天气又很闷热，大家情绪都不太好。”而在进行WB实验（蛋白质免疫印迹实验）验证S蛋白表达情况时，团队改变了聚丙烯酰胺凝胶的浓度，导致实验室日常实验记录的预计电泳结束的时间不准。当时本该负责观测的两人由于手头还有其他工作要同时进行，并没有一直守在仪器旁等待结果，这导致溶液前沿越过凝胶底部，样品流失，不能继续后续实验。得知此事后，团队成员多日以来积攒的情绪到达了爆发的临界值。但幸运的是，一场激烈的争吵不仅没有队员离心，反而让大家理解了彼此的难处，变得更加团结。

除了实验实操水平外，项目设计本身具有较大难度也给团队造成了很大的挑战，项目指导教师李祥锴教授坦言：“这是‘博士水平’的项目”。仅在实验第一步中，将ACE2基因从复制载体转移到表达载体pET-28a（某种重组蛋白表达载体）这个操作，团队就失败了无数次。

成功的花儿，人们只惊慕她现时的明艳，然而她的芽儿，浸透了奋斗的泪泉。这样的失败，在团队备赛过程中到底经历了多少次，队员们早已记不清……实验难度大再加上过程繁琐，团队备赛的时间异常紧张。“我们必须在规定时间阶段内上交该阶段的实验成果。”朱坤说道。熬夜做实验，成了队员们的必修课。在准备保研夏令营，完成学业并兼顾比赛进程的过程中，朱坤只能不停“挤时间”，经常熬夜做实验到2—3点钟，回不去宿舍就“在实验室凑合着睡一晚”。

同时，除了可能实验失败之外，团队有时候还会面临实验仪器缺乏的问题。队员刘天锦现在仍能清楚地记得那个慌乱的周六。经过一个月的时间，新冠假病毒即将培植成功，刘天锦和王芙蓉急切地期待着观测S蛋白质的表达来验证这次培育是否成功。但此时她们发现有一个重要的观测仪器不在实验室中。两人只好外出借用仪器，因为假病毒如果在短时间内不观测，不继续进行下一步实验，就会失效，团队的努力又将化为乌有。多次尝试后，两人终于遇到了一个愿意出借仪器的师姐，算是有惊无险地完成了原本的实验任务。

顶着紧迫的实验时间、高难度的实验操作、仪器设备缺乏等等多方面的压力，团队成员在遭遇挫折与克服挫折的过程中反复摸爬滚打，最终才交出了一份令人惊艳的实验结果报告。虽然那些日子疲累不堪，但回想起来，队员们还是会怀念那时快乐的日子，“将近一个月，我们同吃同住，形成了革命友谊。”除了收获难忘的友谊，遇到困难时，队员们也有自己的解压方式，“我们晚上做完实验去吃打折的海底捞，回来的时候，凌晨的兰州只有我们一行人骑着共享单车，穿梭在寂寥的马路上，之前做实验的辛苦早已烟消云散。”杨焠焱回忆道。

一场新奇的冒险

iGEM并不局限于生物学的领域，而是一个涉及到生物、化学、计算机、设计等多领域的新兴的交叉学科比赛，不仅需要完成一个科研项目，还需要完成许多非实验任务，例如课题展示的网页设计、数学建模、项目海报制作以及向公众推广合成生物学为目的的社会实践活动等，这些对参赛者的综合能力是一个极大的挑战。这需要不同学术背景的个体在此过程中碰撞出思维的火花，发挥各自的专业优势面对比赛。合作与交流，是iGEM的重要主题。

作为队伍主要负责实验部分的队员，甘梓澳与杨焠焱发挥辅修管理学的优势，主动负责写作团队参与第一届生物+国际青年科技作品展评大会所需的商业策划书。

而HP组的队长王芙蓉则为了分担美工组同学的压力，主动学习了海报、队徽设计。经过这次学习，她已经能够完成一些简单的ps设计。王芙蓉负责的Hu鄄manpractice部分的核心是通过不断地沟通讨论、社会调查和社会工作来改进实验设计。在设计之初，团队就通过线上线下渠道向公众发放问卷，调查公众对新冠病毒的了解程度、对项目的态度和公众对RNA编辑技术的了解程度。调查结果显示，开发一种受公众信任的新型防护方法是众望所归，但公众仍缺乏RNA编辑技术知识，这也成为了团队展开教育活动的起点。在项目推广过程中，团队决定开展一些教育活动，以增加公众对合成生物学等相关知识的了解。

根据小学、初中、高中不同年龄段学生的特点，朱坤团队有针对性地设计了“教育包”，并将其带入学校宣传，为兰州大学附属小学的学生们进行生物教育，讲解新型冠状病毒知识。团队还与六所国内高校合作制作了一本名为《细胞工厂》的卡通图画书。绘本的主要目的是通过生动的方式让孩子们更好地接受和理解团队的实验项目内容、CRISPR技术和iGEM竞赛。同时，朱坤团队还与中国海洋大学团队，共同制作了关于CRISPR系统技术科普的漫画推文。

除了与国内众多知名高校的合作交流之外，实验室的学长学姐们也常常给队员们提供帮助。来自巴基斯坦的阿曼学长的英文总带着一股“咖喱味”，英语表达不清的时候就手舞足蹈地给队员们比划实验操作；嘴硬心软的阿依学姐总说“你们要是弄坏仪器我绝对不会再借给你们”，下一次却仍会包容队员们的失误。

聚是一团火，散是满天星。这段筹备iGEM的日子，每位队员都做了很多新鲜的尝试，“社恐”王芙蓉承担起了团队与其他大学的交流任务，学习了ps，信息工程专业的IT狂人走向了“信息+生物”的新方向……这段热血沸腾又并肩作战的日子，必然深深刻入14个人的生命里。

决胜之夜，薪火相传

受疫情影响，本该在美国波士顿举行的iGEM狂欢节取消，决赛答辩改为线上进行，答辩全程都需要用英文与评委对话。虽然知道自己干了什么，但成员们也并不敢保证自己可以完全听懂评委的专业术语。针对这一问题，队长朱坤组织大家在答辩前的一星期每晚“补习”英语口语，对评委可能会问到的问题进行模拟回答。

11月5日，答辩当天，由于疫情影响，往返于城关与榆中校区的校车停发，团队成员分隔两地，两地成员怎么沟通？信号能不能畅通？都成为了萦绕在团员头上的阴影。首先答辩的大学是iGEM比赛中的传统强队，“历来参赛他们基本都得金奖，那个项目设计简直就是比赛模板了。”谁知，最强对手出师不利，网站由于赛场两边的服务器远隔重洋而“罢工”了，团队网站在反复尝试中也未能如愿打开，最后遗憾摘铜。竞争对手的马失前蹄，让朱坤团队也暗暗为自己捏了一把冷汗。所幸最后并无差池，成员们直呼是“天时地利人和”才让他们的比赛如此顺利。

最终，凭借过硬的专业能力、新颖大胆的比赛选题、精益求精的实践态度，兰州大学代表队在高手如云的iGEM大赛中脱颖而出，不出所料地斩获金奖。

2021年的这支团队从想法的雏形到具体实践，经过了重重磨难。在指导老师的悉心指导下，学生团队从问题设计到文献调查，从校外的实践调研到校内实验室的验证，一路走来，硕果累累。“参加比赛不像平常学习知识，你得到的是对自己能力的综合提升。”李祥锴教授如是说。

自2014年首次组建兰州大学iGEM队伍以来，兰州大学也对参赛团队给予了充分的肯定和支持，指导团队的专家教授们也尽其所能地为学子们提供了慷慨帮助。7年来，兰大学子凭借着自身过硬的实力，秉持着“自强不息，独树一帜”的兰大精神，在历届比赛中屡创佳绩。

但项目指导老师李祥锴也提到，“相比于沿海高校，西北地区的参赛热情总体还是不高的，希望在接下来的比赛中，能有更多同学参与其中。”相信在未来的比赛中，我校定会涌现出更多优秀的iGEMer，赓续前者敢于拼搏、勇于创新的精神，在国际舞台上展现出兰大学子的风采。

对新的参赛队员来说，前方的道路还未可知，然而“虽千万人，吾往矣。”

内容来源｜《兰州大学报》第1017期

文字｜孔亚男 黄星榕 郭泰乐

编辑｜许卯红

责任编辑｜海骁航

主编｜肖坤