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2021年深秋，一支來自中國蘭州的參賽隊伍勇摘iGEM大賽金牌。這支14人的團隊成員可謂各具特色：有完美主義傾向的團隊“領袖”朱坤；老成嚴謹被戲稱為“教授”的哈布爾；臨危受命的“救兵”王天一；號稱“外向型社交分子”的楊焠焱和甘梓澳；努力成長的王芙蓉與劉天錦……在生命醫學學科交叉研究團隊老師的傾情指導下，蘭州大學代表隊憑借過硬的專業能力、新穎大膽的比賽選題、精益求精的實踐態度，在高手如云的iGEM大賽中脫穎而出，一舉奪魁。
國際基因工程機器大賽（theInternationalGeneticallyEngineeredMachineCompetition,簡稱iGEM）是合成生物學領域的國際頂級大學生科技賽事，也是涉及多領域交叉合作的跨學科競賽。比賽旨在培養合成生物學人才、促進各國學者在合成生物學領域的學習，至今已發展成為世界上最前沿和最具影響力的生物學競賽之一。本次大賽共有來自全球41個國家和地區的總計352支隊伍參加，其中不乏有牛津大學、斯坦福大學、清華大學、北京大學等等世界一流名校。
正如隊員們所說，這一年的iGEM備賽生活不僅改變了他們的生活軌跡，也成為了iGE鄄Mer人生中重要的里程碑之一。iGEM將來自不同學院的十四位成員緊緊相連，為他們的大學生活添上了濃墨重彩的一筆。
關閉新冠病毒的“門”
自2019年以來，新冠疫情大流行對全球各國人民的健康和經濟發展帶來了嚴重威脅，而當今國際上的主流治療手段是疫苗與藥物防治，但這兩種方式對疫情防治的效果有限，探究新型治療手段就成了生物學的熱門話題。而iGEM致力于利用合成生物學解決現實問題的宗旨，也讓蘭州大學代表隊隊員們的目光聚焦到新的防治方法上。
新型冠狀病毒屬于正向單鏈RNA病毒家族，與2003年出現的SARS-冠狀病毒有許多共同特征。病毒感染人類的過程主要是通過其表面的刺突蛋白與人類細胞表面的受體ACE2結合，然后進入細胞開始復制，最終釋放出更多的病毒，不斷感染更多的細胞。
蘭州大學代表隊的“通過靶向血管緊張素轉化酶的CRISPR-Cas13d系統開發新型冠狀病毒抗病毒策略”項目，主要是通過利用單鏈RNA靶向系統CRISPR-Cas13d敲低細胞表面ACE2（血管緊張素轉化酶，下文簡稱為ACE2）的水平來尋找一種在疫苗與藥物治療之外的新型抗病毒策略。
作為2021年iGEM蘭州大學代表隊隊長的朱坤早在2019年就注意到了iGEM大賽，構思了“用CRISPR-Cas13d系統靶向裂解新冠病毒基因組”的課題。但在完成實驗設計之后，朱坤受疫情影響，不得不暫停課題研究?？删驮?020年6月，該想法被其他科研團隊率先實驗成功并發表科研論文。但從不輕言放棄的朱坤在與團隊指導老師李祥鍇教授、團隊顧問周拓宇學長交流過后，有了新思路。團隊指導老師李祥鍇教授不僅是iGEM裁判組成員，也是中國合成生物學學會委員，深耕合成生物學領域多年。李祥鍇告訴朱坤：“既然裂解不能做了，那我們就改改，嘗試敲低細胞表面的ACE2水平來治療吧?！?/p>
ACE2是腎素-血管緊張素系統的一個組成部分，該系統在人類的呼吸和消化系統中非常豐富。ACE2的下調不會引起明顯的異常，而ACE2又是新冠病毒的功能宿主受體，降低細胞表面的ACE2水平，就減少了新冠疫情與受體結合的機會，從而將病毒的“門”在一定程度上關閉。
涉及到基因編輯技術，朱坤便更加謹慎。在仔細查找相關資料的過程中，朱坤發現高原地區的人在缺氧環境下，ACE2水平本身就會相對較低，所以團隊在細胞層面少量敲低其水平的操作也無傷大雅。
而實驗的關鍵技術———CRISPR技術已被廣泛應用于基因編輯技術中。此前，該系統也已成功用于新生冠狀病毒基因組的靶向切割。此外，針對Cas13d的RNA的切割活性并不依賴于特定的鄰近基序的存在。因此，朱坤團隊想到從mRNA層面著手敲低，可以盡量避免細胞中基因的改變。CRISPR-Cas13d可以通過切割細胞表面的mRNA來降低細胞表面ACE2的水平以實現精確處理。就這樣，選題的安全性得到了保障。
在開題路上遭受的挫折并沒有打倒朱坤，再次完成選題構想的他招募了一群“能人異士”，興沖沖地準備大展拳腳。此時的他并未想到的是，接下來的實驗路將更為艱難……
那些艱難而快樂的日子
實驗首先需要選定載體，然后將靶向工具放入載體中，再將載體放入細胞定向敲低ACE2水平。雖說來簡單，但實際操作十分艱難繁瑣?！皥F隊一開始人很多，但是由于項目工作量是很大的，不斷有人退出，一直堅持到最后的人，就是我們現在看到的這個團隊?！敝炖ぷ鳛殛犻L，見證了這支隊伍從誕生到成熟。
實驗初步設計后，團隊選擇了在基因治療和疫苗研究中廣泛應用的腺相關病毒(Adeno-Associatedvirus,AAV)作為治療工具。作為領域內常用的安全基因治療工具，AAV也較容易被公眾接受。但為了保證實驗設計的合理性，團隊成員搜集了大量關于AAV的資料。在一篇體外實驗論文當中，團隊發現AAV病毒除了感染效率較低之外，還有一定致癌效果?！八麄冊诳茖W方面也比較嚴謹?；静檎伊薃AV病毒的所有資料?！敝笇Ы處熇钕殄|說道。是否要放棄使用現有較為成熟的病毒載體？團隊陷入了迷茫，不斷尋找解決方法。
在拜訪了致力于腫瘤分子治療和免疫治療的基礎研究的蘭州大學醫學前沿創新研究中心執行主任金衛林教授后，金衛林向團隊介紹了外源性基因表達效率高、體外感染實驗效率高的慢病毒也可作為治療工具?？紤]實驗安全，團隊只好放棄了現在技術已經較為成熟的AAV病毒，選用了更為保守的慢病毒為載體。
據隊員王芙蓉和劉天錦回憶，“那時實驗進度慢，落后原計劃很多，天氣又很悶熱，大家情緒都不太好?！倍谶M行WB實驗（蛋白質免疫印跡實驗）驗證S蛋白表達情況時，團隊改變了聚丙烯酰胺凝膠的濃度，導致實驗室日常實驗記錄的預計電泳結束的時間不準。當時本該負責觀測的兩人由于手頭還有其他工作要同時進行，并沒有一直守在儀器旁等待結果，這導致溶液前沿越過凝膠底部，樣品流失，不能繼續后續實驗。得知此事后，團隊成員多日以來積攢的情緒到達了爆發的臨界值。但幸運的是，一場激烈的爭吵不僅沒有隊員離心，反而讓大家理解了彼此的難處，變得更加團結。
除了實驗實操水平外，項目設計本身具有較大難度也給團隊造成了很大的挑戰，項目指導教師李祥鍇教授坦言：“這是‘博士水平’的項目”。僅在實驗第一步中，將ACE2基因從復制載體轉移到表達載體pET-28a（某種重組蛋白表達載體）這個操作，團隊就失敗了無數次。
成功的花兒，人們只驚慕她現時的明艷，然而她的芽兒，浸透了奮斗的淚泉。這樣的失敗，在團隊備賽過程中到底經歷了多少次，隊員們早已記不清……實驗難度大再加上過程繁瑣，團隊備賽的時間異常緊張?！拔覀儽仨氃谝幎〞r間階段內上交該階段的實驗成果?！敝炖ふf道。熬夜做實驗，成了隊員們的必修課。在準備保研夏令營，完成學業并兼顧比賽進程的過程中，朱坤只能不?！皵D時間”，經常熬夜做實驗到2—3點鐘，回不去宿舍就“在實驗室湊合著睡一晚”。
同時，除了可能實驗失敗之外，團隊有時候還會面臨實驗儀器缺乏的問題。隊員劉天錦現在仍能清楚地記得那個慌亂的周六。經過一個月的時間，新冠假病毒即將培植成功，劉天錦和王芙蓉急切地期待著觀測S蛋白質的表達來驗證這次培育是否成功。但此時她們發現有一個重要的觀測儀器不在實驗室中。兩人只好外出借用儀器，因為假病毒如果在短時間內不觀測，不繼續進行下一步實驗，就會失效，團隊的努力又將化為烏有。多次嘗試后，兩人終于遇到了一個愿意出借儀器的師姐，算是有驚無險地完成了原本的實驗任務。
頂著緊迫的實驗時間、高難度的實驗操作、儀器設備缺乏等等多方面的壓力，團隊成員在遭遇挫折與克服挫折的過程中反復摸爬滾打，最終才交出了一份令人驚艷的實驗結果報告。雖然那些日子疲累不堪，但回想起來，隊員們還是會懷念那時快樂的日子，“將近一個月，我們同吃同住，形成了革命友誼?！背耸斋@難忘的友誼，遇到困難時，隊員們也有自己的解壓方式，“我們晚上做完實驗去吃打折的海底撈，回來的時候，凌晨的蘭州只有我們一行人騎著共享單車，穿梭在寂寥的馬路上，之前做實驗的辛苦早已煙消云散?！睏顭n焱回憶道。
一場新奇的冒險
iGEM并不局限于生物學的領域，而是一個涉及到生物、化學、計算機、設計等多領域的新興的交叉學科比賽，不僅需要完成一個科研項目，還需要完成許多非實驗任務，例如課題展示的網頁設計、數學建模、項目海報制作以及向公眾推廣合成生物學為目的的社會實踐活動等，這些對參賽者的綜合能力是一個極大的挑戰。這需要不同學術背景的個體在此過程中碰撞出思維的火花，發揮各自的專業優勢面對比賽。合作與交流，是iGEM的重要主題。
作為隊伍主要負責實驗部分的隊員，甘梓澳與楊焠焱發揮輔修管理學的優勢，主動負責寫作團隊參與第一屆生物+國際青年科技作品展評大會所需的商業策劃書。
而HP組的隊長王芙蓉則為了分擔美工組同學的壓力，主動學習了海報、隊徽設計。經過這次學習，她已經能夠完成一些簡單的ps設計。王芙蓉負責的Hu鄄manpractice部分的核心是通過不斷地溝通討論、社會調查和社會工作來改進實驗設計。在設計之初，團隊就通過線上線下渠道向公眾發放問卷，調查公眾對新冠病毒的了解程度、對項目的態度和公眾對RNA編輯技術的了解程度。調查結果顯示，開發一種受公眾信任的新型防護方法是眾望所歸，但公眾仍缺乏RNA編輯技術知識，這也成為了團隊展開教育活動的起點。在項目推廣過程中，團隊決定開展一些教育活動，以增加公眾對合成生物學等相關知識的了解。
根據小學、初中、高中不同年齡段學生的特點，朱坤團隊有針對性地設計了“教育包”，并將其帶入學校宣傳，為蘭州大學附屬小學的學生們進行生物教育，講解新型冠狀病毒知識。團隊還與六所國內高校合作制作了一本名為《細胞工廠》的卡通圖畫書。繪本的主要目的是通過生動的方式讓孩子們更好地接受和理解團隊的實驗項目內容、CRISPR技術和iGEM競賽。同時，朱坤團隊還與中國海洋大學團隊，共同制作了關于CRISPR系統技術科普的漫畫推文。
除了與國內眾多知名高校的合作交流之外，實驗室的學長學姐們也常常給隊員們提供幫助。來自巴基斯坦的阿曼學長的英文總帶著一股“咖喱味”，英語表達不清的時候就手舞足蹈地給隊員們比劃實驗操作；嘴硬心軟的阿依學姐總說“你們要是弄壞儀器我絕對不會再借給你們”，下一次卻仍會包容隊員們的失誤。
聚是一團火，散是滿天星。這段籌備iGEM的日子，每位隊員都做了很多新鮮的嘗試，“社恐”王芙蓉承擔起了團隊與其他大學的交流任務，學習了ps，信息工程專業的IT狂人走向了“信息+生物”的新方向……這段熱血沸騰又并肩作戰的日子，必然深深刻入14個人的生命里。
決勝之夜，薪火相傳
受疫情影響，本該在美國波士頓舉行的iGEM狂歡節取消，決賽答辯改為線上進行，答辯全程都需要用英文與評委對話。雖然知道自己干了什么，但成員們也并不敢保證自己可以完全聽懂評委的專業術語。針對這一問題，隊長朱坤組織大家在答辯前的一星期每晚“補習”英語口語，對評委可能會問到的問題進行模擬回答。
11月5日，答辯當天，由于疫情影響，往返于城關與榆中校區的校車停發，團隊成員分隔兩地，兩地成員怎么溝通？信號能不能暢通？都成為了縈繞在團員頭上的陰影。首先答辯的大學是iGEM比賽中的傳統強隊，“歷來參賽他們基本都得金獎，那個項目設計簡直就是比賽模板了?！闭l知，最強對手出師不利，網站由于賽場兩邊的服務器遠隔重洋而“罷工”了，團隊網站在反復嘗試中也未能如愿打開，最后遺憾摘銅。競爭對手的馬失前蹄，讓朱坤團隊也暗暗為自己捏了一把冷汗。所幸最后并無差池，成員們直呼是“天時地利人和”才讓他們的比賽如此順利。
最終，憑借過硬的專業能力、新穎大膽的比賽選題、精益求精的實踐態度，蘭州大學代表隊在高手如云的iGEM大賽中脫穎而出，不出所料地斬獲金獎。
2021年的這支團隊從想法的雛形到具體實踐，經過了重重磨難。在指導老師的悉心指導下，學生團隊從問題設計到文獻調查，從校外的實踐調研到校內實驗室的驗證，一路走來，碩果累累?！皡⒓颖荣惒幌衿匠W習知識，你得到的是對自己能力的綜合提升?！崩钕殄|教授如是說。
自2014年首次組建蘭州大學iGEM隊伍以來，蘭州大學也對參賽團隊給予了充分的肯定和支持，指導團隊的專家教授們也盡其所能地為學子們提供了慷慨幫助。7年來，蘭大學子憑借著自身過硬的實力，秉持著“自強不息，獨樹一幟”的蘭大精神，在歷屆比賽中屢創佳績。
但項目指導老師李祥鍇也提到，“相比于沿海高校，西北地區的參賽熱情總體還是不高的，希望在接下來的比賽中，能有更多同學參與其中?！毕嘈旁谖磥淼谋荣愔?，我校定會涌現出更多優秀的iGEMer，賡續前者敢于拼搏、勇于創新的精神，在國際舞臺上展現出蘭大學子的風采。
對新的參賽隊員來說，前方的道路還未可知，然而“雖千萬人，吾往矣?！?/p>