上海交通大學(xué)兩支代表隊(duì)在2024 iGEM國(guó)際基因工程機(jī)器大賽上摘得雙金 http://bossanovawear.com　 2024年11月8日　 來(lái)源：上海交通大學(xué) 　　北京時(shí)間10月27日凌晨，2024年合成生物學(xué)領(lǐng)域國(guó)際頂尖賽事——國(guó)際基因工程機(jī)器大賽（International Genetically Engineered Machine Competition，以下簡(jiǎn)稱為iGEM）在法國(guó)巴黎會(huì)議中心落下帷幕。共有來(lái)自麻省理工學(xué)院、哈佛大學(xué)、牛津大學(xué)、清華大學(xué)、北京大學(xué)和上海交通大學(xué)等國(guó)內(nèi)外知名學(xué)府的400余支頂尖隊(duì)伍參賽。經(jīng)過(guò)激烈角逐，上海交通大學(xué)代表隊(duì)SJTU-BioX-Shanghai憑借項(xiàng)目“XPCures”蟬聯(lián)金獎(jiǎng)；SJTU-Software憑借項(xiàng)目“HEATMAP”斬獲金獎(jiǎng)，兩支隊(duì)伍延續(xù)了在這一賽事中的良好表現(xiàn)，再次在國(guó)際舞臺(tái)上展現(xiàn)了交大學(xué)子的風(fēng)采！ 　　今年，SJTU-BioX-Shanghai團(tuán)隊(duì)聚焦于健康與疾病治療。著色性干皮病（Xeroderma pigmentosum, XP）是一種常染色體隱性遺傳病，在各大洲幾乎全部種族里均有報(bào)道，患者對(duì)紫外線（Ultraviolet Radiation B，UV-B）高度敏感，日曬部位多發(fā)生水皰、表皮增生和腫瘤等，2/3的患者于20歲前死亡，目前尚未有治愈XP的方法。團(tuán)隊(duì)成員聚焦于發(fā)病率最高的C型著色性干皮病（XPC），發(fā)病原因是由于XPC基因突變導(dǎo)致DNA修復(fù)蛋白異常，從而無(wú)法修復(fù)紫外線照射造成的DNA損傷。受植物中一種響應(yīng)紫外線的系統(tǒng)啟發(fā)，團(tuán)隊(duì)成員決定設(shè)計(jì)一種全新的紫外線響應(yīng)基因開關(guān)，實(shí)現(xiàn)XPC基因在患者體內(nèi)的可控表達(dá)，將致病的UV-B轉(zhuǎn)化為治療的UV-B。 　　團(tuán)隊(duì)將植物中的這套紫外線響應(yīng)系統(tǒng)與轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件相結(jié)合，開發(fā)了一種以光遺傳技術(shù)為控制端、基因治療為基礎(chǔ)的新型療法，同時(shí)構(gòu)建了一種負(fù)反饋調(diào)控機(jī)制。該套系統(tǒng)可通過(guò)腺相關(guān)病毒遞送系統(tǒng)借助微針透皮遞送至皮膚基底層細(xì)胞實(shí)現(xiàn)替代治療。 　　在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中驗(yàn)證了植物源紫外線響應(yīng)系統(tǒng)的有效性后，團(tuán)隊(duì)在人源角質(zhì)形成細(xì)胞上轉(zhuǎn)入該系統(tǒng)進(jìn)行功能測(cè)試。他們驚喜的發(fā)現(xiàn)，XPC基因缺失的角質(zhì)形成細(xì)胞在UV-B照射后大量凋亡，而轉(zhuǎn)入該系統(tǒng)的XPC基因缺失細(xì)胞的存活率接近正常細(xì)胞水平，強(qiáng)有力地證明了響應(yīng)紫外線的基因開關(guān)系統(tǒng)的有效性。也就是說(shuō)，該系統(tǒng)對(duì)于修復(fù)紫外線誘導(dǎo)的DNA損傷具有重要作用，為未來(lái)著色性干皮病治療提供新的思路。 　　與此同時(shí)，團(tuán)隊(duì)積極與社會(huì)各界的利益相關(guān)方交流，根據(jù)他們的反饋，不斷優(yōu)化項(xiàng)目，讓XPCures更加安全、有效地滿足患者的需求。此外，SJTU-BioX-Shanghai還設(shè)想了XPCures從基礎(chǔ)研究落地為醫(yī)療產(chǎn)品的未來(lái)發(fā)展道路，詳細(xì)地闡述了專利申請(qǐng)、臨床前試驗(yàn)、臨床試驗(yàn)、研究者發(fā)起的臨床研究、進(jìn)入市場(chǎng)等過(guò)程的步驟。通過(guò)采訪政府、醫(yī)院倫理委員會(huì)的從業(yè)者，了解了針對(duì)罕見病基因治療研發(fā)的特殊政策以及安全倫理考慮。在推進(jìn)項(xiàng)目的過(guò)程中，團(tuán)隊(duì)成員逐漸勾勒出罕見病患者群體的社會(huì)處境畫像，呼吁社會(huì)各界關(guān)注這個(gè)社會(huì)群體，充分體現(xiàn)對(duì)罕見病患者的人文關(guān)懷。 　　SJTU-BioX-Shanghai團(tuán)隊(duì)由賀林院士領(lǐng)銜，馬鋼副研究員、莫茜研究員（上海兒童醫(yī)學(xué)中心）、胥川副研究員和王毓舒老師指導(dǎo)，由來(lái)自生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院的鄭瑜嫻同學(xué)擔(dān)任隊(duì)長(zhǎng)，團(tuán)隊(duì)成員還包括來(lái)自生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院的高翔、崔益豪、許菡玉、涂然，致遠(yuǎn)學(xué)院的舒子棟、魏宏宇、唐洪果，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的李恩然，農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院的趙澤正，藥學(xué)院的成昊洋，醫(yī)學(xué)院的王革、姚嘉一，共12名本科生以及高中生傅逸佳。2023年團(tuán)隊(duì)的隊(duì)長(zhǎng)楊禎熙，隊(duì)員江向海和張可昕擔(dān)任技術(shù)顧問(wèn)。 　　近年來(lái)，蟲害導(dǎo)致40%作物減產(chǎn)和700億美元經(jīng)濟(jì)損失，使人們對(duì)農(nóng)藥的需求量越來(lái)越高，然而傳統(tǒng)農(nóng)藥大多存在難以降解、毒害性強(qiáng)的弊端。今年，SJTU-Software團(tuán)隊(duì)聚焦于無(wú)公害、天然、高效的生物殺蟲劑——多殺菌素。多殺菌素可使害蟲迅速麻痹、癱瘓，最后導(dǎo)致死亡。其殺蟲速度可與化學(xué)農(nóng)藥相媲美，且安全性高，作用廣譜。然而，由于產(chǎn)率低、副產(chǎn)物多和提取工藝復(fù)雜等因素，該產(chǎn)品仍然價(jià)格昂貴，難以推廣。 　　團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)多輪全方面調(diào)研發(fā)現(xiàn)，多數(shù)酶的最適溫度與實(shí)際發(fā)酵溫度不符，導(dǎo)致其在生產(chǎn)過(guò)程中活性較低。而對(duì)于最適溫度，現(xiàn)有測(cè)定方式復(fù)雜，導(dǎo)致大部分酶數(shù)據(jù)缺失，優(yōu)化代謝通路存在困難。 　　因此，團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目“HEATMAP: Harmonizing Enzymatic Activity and Temperature in Metabolic Pathways”通過(guò)搭建一個(gè)AI模型HEATMAP-AI來(lái)預(yù)測(cè)酶的最適溫度，并建立了etcGEM模型模擬刺糖多孢菌生產(chǎn)多殺菌素的代謝通路，二者結(jié)合以尋找生產(chǎn)過(guò)程中制約反應(yīng)速率的關(guān)鍵酶。然后，對(duì)這部分酶進(jìn)一步定向進(jìn)化，使酶的最適溫度趨近于反應(yīng)溫度，從而提高多殺菌素的純度、單位產(chǎn)量，降低成本，擴(kuò)大市場(chǎng)影響力。 　　值得一提的是，團(tuán)隊(duì)基于該項(xiàng)目開發(fā)的深度學(xué)習(xí)模型HEATMAP-AI具有比現(xiàn)有模型都更高的精確度，并且團(tuán)隊(duì)結(jié)合濕實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證在迭代學(xué)習(xí)過(guò)程中不斷提高模型的預(yù)測(cè)精度。為了讓該模型惠及更多用戶，團(tuán)隊(duì)開發(fā)了最適溫度預(yù)測(cè)平臺(tái)HEATMAP，不僅可以通過(guò)輸入任意酶蛋白序列來(lái)獲得其最適溫度的預(yù)測(cè)值，還可從網(wǎng)站下載所有酶的序列、最適溫度信息。 　　目前，團(tuán)隊(duì)已和多家公司取得聯(lián)系與合作。未來(lái)，團(tuán)隊(duì)會(huì)持續(xù)進(jìn)行模型維護(hù)、項(xiàng)目?jī)?yōu)化，讓該項(xiàng)目服務(wù)于更多人，協(xié)助不同領(lǐng)域的研究人員開展研究工作，助力于推動(dòng)放線菌底盤生物的構(gòu)建。 　　此外，團(tuán)隊(duì)在社會(huì)調(diào)研與社會(huì)實(shí)踐方面完成了卓越的工作。 　　為了確保項(xiàng)目可行性，團(tuán)隊(duì)成員咨詢了聯(lián)合國(guó)全球環(huán)境、農(nóng)業(yè)相關(guān)問(wèn)題，發(fā)現(xiàn)了害蟲治理的急迫性、必要性。團(tuán)隊(duì)先后拜訪20余名領(lǐng)域內(nèi)專家，共同探討項(xiàng)目?jī)?nèi)容；同時(shí)走進(jìn)企業(yè)，了解在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，并通過(guò)與多殺菌素生產(chǎn)公司齊魯制藥的深入合作，逐步優(yōu)化項(xiàng)目?jī)?nèi)容，共同推動(dòng)項(xiàng)目實(shí)施與落地。另外，團(tuán)隊(duì)還關(guān)注到在合成生物學(xué)領(lǐng)域存在的生物倫理學(xué)問(wèn)題，聯(lián)合業(yè)內(nèi)專家、合成生物學(xué)產(chǎn)品上市公司蒙牛乳業(yè)，與國(guó)內(nèi)所有Software&AI賽道的iGEM團(tuán)隊(duì)召開“AI與生物安全生物倫理圓桌論壇”，共同編寫了白皮書，致力于推動(dòng)生物倫理學(xué)相關(guān)政策落地。 　　同時(shí)，團(tuán)隊(duì)開展大量科普工作助力合成生物學(xué)知識(shí)的傳播。通過(guò)前期對(duì)不同年齡段群體的問(wèn)卷調(diào)查，根據(jù)不同群體對(duì)合成生物學(xué)知識(shí)的了解程度分類開展科普宣傳工作，取得了良好的成效。 　　SJTU-Software團(tuán)隊(duì)由韋朝春教授領(lǐng)銜，張?jiān)栏毖芯繂T指導(dǎo)，同時(shí)白林泉教授、陳海峰教授、馮雁教授和魯洪中教授在項(xiàng)目推進(jìn)過(guò)程中提供了寶貴意見，以及學(xué)校超算中心提供了計(jì)算資源。團(tuán)隊(duì)共有17名本科生，由來(lái)自生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院的錢薪宇擔(dān)任隊(duì)長(zhǎng)，團(tuán)隊(duì)成員還包括來(lái)自生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院的程愉航、袁媛、高銘、彭驛博、江艾菲、華晉亮、王蘇寧，致遠(yuǎn)學(xué)院的唐卓皓、張典，藥學(xué)院的余志瑋，生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的王旻瑩，醫(yī)學(xué)院的陳思予，設(shè)計(jì)學(xué)院的許朝凱、黃其灝、袁鳴鍵，媒體與傳播學(xué)院的張譯丹。2023年SJTU-Software團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)朱駿杰、2022年SJTU-Software團(tuán)隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)魏嘉璐等擔(dān)任團(tuán)隊(duì)的技術(shù)顧問(wèn)。 　　從2009到2024年，上海交通大學(xué)iGEM代表隊(duì)斬獲二十一金四銀二銅，金獎(jiǎng)總數(shù)全國(guó)第一。并曾榮獲亞洲冠軍、最佳人工生物模塊設(shè)計(jì)、全球最佳16隊(duì)、最佳醫(yī)學(xué)診斷項(xiàng)目、最佳軟件項(xiàng)目提名、賽道最佳獎(jiǎng)等榮譽(yù)。2024屆隊(duì)員秉承“精勤、力行、求真、務(wù)實(shí)”的奮斗精神，在前沿生物學(xué)的世界舞臺(tái)上再一次捍衛(wèi)了交大榮譽(yù)！ 　關(guān)于上海交通大學(xué)更多的相關(guān)文章請(qǐng)點(diǎn)擊查看　 特別說(shuō)明：由于各方面情況的不斷調(diào)整與變化，華禹教育網(wǎng)（bossanovawear.com）所提供的信息為非商業(yè)性的教育和科研之目的，并不意味著贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性，僅供參考，相關(guān)信息敬請(qǐng)以權(quán)威部門公布的正式信息為準(zhǔn)。