幸运飞艇开奖走势图:中国科大iGEM代表队:科幻小说般的合成生物

编辑:凯恩/2018-11-23 13:14

  想象一下,我们可以像拼装积木一样,去设计一个个细胞、微生物。进而,控制它们产生我们所需的物质,例如一些特殊的药品、广东快乐十分开奖。燃料。这听起来像是科幻小说中的情节,但如今,“合成生物学”已经可以做到这些了。

  合成生物学这个概念已经有一百多年的历史了,其研究与应用也已经有近40年的历史,至今已经发展为一个不可忽视的学科。1978年,诺贝尔生理或医学奖颁发给了Arber、Nathans和Smith,以表彰他们发现“限制性内切酶”的工作。至此,“合成生物学”开始展现出它的威力。

  由于合成生物学有广阔的科研、应用前景,所以吸引了很多研究机构的目光。这当然也包括著名的美国麻省理工学院(MIT)。由于合成生物学可以类比于拼积木,所以新奇的点子就尤为重要。MIT在2004年开展了第一次iGEM比赛,并在2005年开始了全球性的合成生物学大赛,以收集全球队伍的点子,促进合成生物学的发展。

  中国科大代表队在2017年的iGEM比赛比赛中,展示了“Biohub”与“通用生物合成平台”两个项目,斩获了一金一银。下面我们一起来看看他们的“黑科技”到底是什么吧!

  与历次比赛一样,这次科大派出了两个队伍——“干队”和“湿队”。所谓“干队”,就是软件队,参与合成生物学软件的比赛;而“湿队”,就是实验队,参与合成生物学实验的比赛。由于实验通常需要和一些潮湿的东西(例如培养基、溶液)打交道,所以实验队被称为“湿队”,而软件队,相应的,就叫做“干队”。

  合成生物学设计细胞、微生物,大多是从DNA层面上进行操作:通过改变微生物的DNA编码,来调整生物的特性,使得它们能够产出有用的物质,或是展现出其他有意思的性质。

  不同的基因片段会有不同的功能,就像积木一样,参赛队伍需要悉心组装这些“积木”,获得需要的功能。这些“积木”,学术界称为“BioBricks”,是很多标准的、可互换的生物学片段。然而这些“积木”种类繁多,而且很多特性都需要在实验中不断发现,所以交流、分享,就变得非常重要了。

  应对这个问题,科大的同学们提供了一个非常巧妙的解决方案——BioHub,简单的来说,就是一个“基因网店”。世界各地的合成生物学研究者们,都可以通过网络连接到BioHub,像网上购物一样,查询某个生物学片段的功能,也可以反过来,需要某些功能的时候,查询需要哪些基因片段。当找到某一个BioBrick的时候,就可以看到其具体的功能、与其他基因的相互作用。

  这样看起来,它似乎只是个百科全书,但它还有更厉害的功能。找到需要的BioBrick之后,可以下载其基因编码,然后就可以直接让基因合成的公司制作出真实的DNA,并寄送到用户手中。也就是说,有了BioHub,进行合成生物学实验,至少在原材料准备这个问题上,可以变得像网上购物一样简单。

  在拿到原料,也就是各种积木之后,还需要实际的实验才能做出实物,我们来继续看看实验队的工作吧。

  很多时候,合成生物学选用微生物作为主体,通过改变其基因,使其产生我们所需要的物质。大肠杆菌虽然危害健康,但在这时,却能发挥重要的作用,科研人员可以通过基因编辑的手段,在大肠杆菌中增减基因片段,使得它们能够产生药品、燃料,以及一些普通手段难以合成的物质。

  然而科研人员都面临一个难题:自然情况下,大肠杆菌的合成速度太慢了,难以大规模合成物质。而这次科大实验队的工作,就是创造性的引入电化学方法,来加速合成的速度。更重要的是,这个方法是一个通用工具,可以用在很多物质的合成上。这就使得大规模的生物合成成为了可能。

  生物合成的过程中,涉及大量的“还原”过程,而这些过程都需要电子的参与。所以我们实验队的同学就想到,可以直接给细胞提供电子,以加速反应的速度。他们将大肠杆菌放在阴极,使得电子通过细胞。在这期间,他们攻克了电子跨膜输运的难题,使得电子得以通过细胞膜,进入细胞。同时,科大的队伍还引入了光催化技术,使得反应速度进一步的提高。在多种技术的作用下,科大实验队的生物合成速度,达到了以前方法的近50倍。

  要做出这样的“黑科技”,前期的准备是必不可少的。据参赛队员介绍,比赛前,他们需要近一年的准备。

  实验队的同学说道:“我们十二月招好队员。在寒假,会安排每个队员去学习一下往年(参加)iGEM的其他学校的项目,然后还会有一些生物知识的学习任务。春季学期会开始调研,开始准备选题。队伍里有组委会,会在一起讨论课题的可行性,同时其他同学会一直又学习任务。最后,在生命学院刘海燕老师、洪炯老师的帮助下确定课题。等大家期末考结束,大概七月十五正式开工。我们会一直在西图214做到八月底。秋季学期开学前,基本能结束百分之九十的项目,开学后主要就是一些扫尾工作,比如写wiki,做PPT,准备签证等等。”

  软件队的前期准备与实验队类似,不过构思、建模的工作十月就能基本结束,后面的时间大部分在写wiki、PPT以及海报。软件队虽然没有获得“最佳”(best)奖项,但也获得了主办方的高度评价,他们说:“本来也只是期望拿金牌的,但在比赛的时候有个很热情的评委和我们聊了很久,让我们觉得很有希望拿best,结果没拿到,有点失落吧。”小编觉得,现在的成绩会鞭策大家继续前进!

  在美国参赛的几天里,两只队伍还特别注意学习其他队伍的经验。他们特别提到了MIT对于科研豁达的态度,以及很多队伍的产品化能力。他们说:“主办方MIT的科研态度特别值得敬佩,在展示时他们非常大方坦然地说出了自己实验很多不顺利的地方,幸运飞艇开奖走势图,这种态度特别值得敬佩和学习。还有就是今年很多队伍已经把项目做成科技产品了,科学研究已经落地了,这也非常值得我们学习。所以今年也想招募一些人来包装我们的课题,让大众更容易接受。”

  pre 要早做!wiki要早写!而且我们这些“老人”会看着他们一步一步成长的,从选题到准备到赴美,也相信他们可以做的很好!

  今年相对于去年已经有了实验时间的安排了,今年这个做得很好,希望他们明年也有这个安排。然后就是写wiki的时候就可以开始准备ppt了,这样时间会更加充裕。