連續三年代表武漢大學斬獲金獎,在2020年國際遺傳工程機器大賽中,他們又以項目「The Negotiator」取得了第四次金獎?
他們的團隊橫跨七個學院,全部由本科生組成?
看這裡!他們就是武漢大學iGEM團隊(WHU-China),想知道佳績的背後有著怎樣的故事嗎?
趕緊和珞珞珈珈一起走進WHU-China團隊一探究竟吧!
靈感:源自警匪片?
iGEM(國際遺傳工程機器設計競賽)由美國麻省理工學院和iGEM競賽總部共同主辦,是合成生物學領域最高級別的國際學術競賽。競賽既包括溼實驗、數學建模、軟體編程、社會實踐等部分,還涉及生物學、醫學、數學、化學等多學科領域。武漢大學iGEM團隊憑藉出色的實力,在海內外的諸多名校中嶄露頭角。
本次大賽中,WHU-China團隊著眼於在正常治療中可能產生的醫源性感染——呼吸機相關性肺炎,並以最容易引起發病的病原菌之一的綠膿桿菌為靶標,致力於利用合成生物學方法為我國醫療行業做出貢獻,設計並完成了項目「The Negotiator」。
項目wiki主頁面
項目根植於新冠肺炎疫情流行的大背景。他們注意到,作為應對疫情的重要醫療戰略資源,侵入式呼吸機在使用中存在銅綠假單胞菌醫源性感染的可能性。於是,他們結合從「警匪片」中獲得的靈感,將人體免疫細胞與病原菌的博弈看作一場「警察」(免疫細胞)與「匪徒」(病原菌)之間展開的「軍備競賽」。當引入第三方「談判專家」(一種全新的工程益生菌)從中斡旋,一方面採取緩兵之計抑制「匪徒」功能,另一方面給「警察」通風報信時,就能輔助其對「匪徒」的殺滅。
「談判專家」漫畫說明
該項目的模式為醫源性感染的治療提供了新的思路,有利於減少抗生素過度使用中可能導致的耐藥菌產生,拓寬了合成生物學應用的方向。項目的推進過程在實踐中不斷打磨完善,最終得到了專家評委的認可和鼓勵。
相聚:團隊橫跨七個學院?
由於iGEM競賽是一個涉及實驗、數學模型、物理模型、實踐調研、產品商業化等多學科交叉內容的綜合性大賽,在經過層層選拔考核後,來自生命科學學院、弘毅學堂、數學與統計學院、計算機學院、城市設計學院、電氣與自動化學院以及口腔醫學院的18位本科生組成了2020年武漢大學iGEM團隊。
「我們團隊有非常強的包容性,」隊長俞鼎辰說到,「合成生物學相比起傳統生物學中的『格物致知』,更重要的其實是如何『建物致知』,建構出一個新系統去對比、去驗證、去應用。」在項目推進的過程中,這群學科背景多樣而志同道合的學生們在團隊中各自發揮著自己的特長。
團隊成員合照
俞鼎辰表示,除了來自生命科學學院、弘毅學堂等院的隊員所負責的核心生物設計部分,項目的宣傳展示也是在iGEM比賽中勝出的關鍵因素。因此,今年的WHU-China團隊中,既有藝術特長生為創意落地現實增添色彩,又有計算機學院的同學為搭建網頁添磚加瓦。此外,為提高科研效率、增強醫療實踐的可行性,團隊還招募到了來自數學與統計學院、醫學部與口腔醫學院的同學。
今年五月,新一屆武漢大學iGEM團隊正式建成。對這群意氣風發的少年們來說,這既是彼此間學科軌跡的交點,同樣也是一起奔赴共同目標的起點。
過程:科普還能用漫畫?
由於受到疫情影響,2020年的比賽形式由現場展示調整為線上參賽,團隊準備比賽的時間也延後到五至十一月。突如其來的變化打亂了原本的備賽計劃,也壓縮了返校合作備賽的時間。「雖然留給線下實驗的時間有限,但其實我們能做的還有很多。」
項目「sensing模塊」設計
項目「safety模塊」設計
返校進程雖緩,備賽步履不停。他們迅速調整階段性計劃,全身心地投入到項目之中。為了充分了解疫情期間的醫療情況、增強項目實踐性,他們除了請教醫學院、藥學院的指導老師外,還找到曾參與抗疫工作的人員進行探討調研;他們創作了一幅幅生動的科普漫畫,讓更多人開始關注呼吸機相關性肺炎的情況……線上教學的日子裡,從專家訪談、物理模型到社會實踐,WHU-China的成員們雖「散作滿天星」,但他們思維的火花卻「聚是一團火」,在團隊合作中迸發出耀眼的光芒。
呼吸機相關性肺炎漫畫
返校後的一個多月裡,團隊成員開始了爭分奪秒的實驗工作。除了上課時間,他們「不是在實驗室,就是在去實驗室的路上」。他們採用創新性的數理建模方法,將生物系統進行數位化、公式化後加以預測,不僅得到了積極的實驗結果,也大大提高了實驗的效率。儘管條件有限、時間緊張,但隊員們努力讓每一分每一秒都發揮價值。
數模「祖先蛋白模塊」設計
參賽的日子越來越近了。項目材料基本準備完畢後,團隊開始搭建網站對項目成果進行最終展示。圖片現畫、內容現做、連結現想,在不到三周的時間內,他們完成了25個美觀大方、內容清晰的子頁面,並結合視頻與交互式海報,向世界展示出了珞珈學子的亮麗風採。
迎難:學科壁壘怎麼破?
優異成績的背後,WHU-China團隊備賽的過程並非一帆風順。學業壓力繁重、實驗時間有限、學科背景差異……今年的隊員們面臨著不少新的挑戰,可徵途雖苦,仍需日夜兼程。
實驗中的團隊成員
他們馬不停蹄地穿梭在繁重的學業中,與時間賽跑。「現在想來,當時的自己就像是上了發條一樣,一刻也不敢停歇。」當談及時間上的困難時,謝依朋如是說。忙碌緊湊的時光裡,有著四處借試劑儀器的奔波、匆忙在路上解決的午飯、實驗結束立刻奔向的課堂……對此,他們沒有抱怨,只是雲淡風輕地調侃道:「細菌不等人」。從早上八點到晚上十一點,實驗小組的三位成員依次接班,努力平衡著學習、比賽與生活,幾乎沒有讓實驗進程停止過。
實驗室部分儀器
他們翻山越嶺地穿越學科壁壘,以溝通促進理解。由於隊員來自理科、工科、藝術等不同院系,多學科的交融既碰撞出了創新的觀點,也帶來了很長一段跨越學科鴻溝的磨合期。項目初期,像「學生物的同學不知道是否符合設計原理,而學工學的同學不知道從何下手進行設計」這樣的矛盾常常出現,固定的學科思維模式讓項目推進一度陷入兩難。
實驗用到的「parts」
「多學科交叉有它的魅力,但產生的前提是對各學科都有一定基礎性了解。」夏浡烜談到,「而它的魅力也在於在了解過程中,不斷地在不同學科中尋找異同,再在此基礎上尋求新的突破。」為了更清楚地互相理解對方的意思,隊員之間總是一遍遍反覆地溝通修改,力圖實現從實驗到設計的最佳呈現效果。「但這樣的磨合無論是對我們在多學科背景下的合作,還是為以後的成員提供借鑑,都有著很大的意義。」
傳承:大一也能做科研?
從2004年大賽創立至今,iGEM比賽的影響力不斷擴大,武漢大學iGEM團隊的力量也在一屆屆的參賽中接續相傳、成長壯大。
「共培養」物理模型實物圖與部件
連續三年獲得金獎的精彩表現,與隊伍的傳承密不可分。一方面,iGEM團隊在選拔本屆主力負責各組核心職責外,也選拔部分大一學生隨隊參與立項、實驗、建模等環節,從而提前培養下一屆帶隊參賽的主力成員;另一方面,本賽季的結束並不代表新舊兩屆隊伍的徹底分離,本屆老隊員依然會陪伴下一屆進行選拔考核、隨時提供幫助指導。通過這種提前培養、往屆支持的團隊模式,武漢大學iGEM隊伍有效地解決了新老成員交替的問題。一屆屆傳承前人的優良傳統與寶貴經驗,他們追求卓越的步伐越發堅定。
實驗中培養的細菌
新成員的加入為WHU-China團隊不斷注入新鮮的活力,但這支富有情懷的隊伍保持的團隊精神卻始終如一。正如謝依朋所說:「我們希望給下一屆留下的,正是這份全力以赴的認真、直面困難的勇氣和團結協作的默契。」他希望讓每一個WHU-China的成員都能真正感受到比賽帶來的成長與改變,不斷作出新的突破。「只要初心不改,一起合作比賽的過程其實比成績更為重要。」
傳承不僅是WHU-China團隊展現出的精神風貌,同樣也是團隊未來的發展方向。目前,武漢大學團隊在每一年的參賽中都提出一個與往年不同的全新項目。對此,謝依朋表示,希望未來在項目主題的選擇中體現出連貫性,甚至延續上一屆的項目主體,不改變基本設計,而是在細節上不斷優化打磨。「在一個方向做好做深、精益求精,相信未來在iGEM的舞臺上,我們一定會一屆比一屆做的更棒。」
出發:金獎只是新起點!
「最終結果並不重要。不論最終是獲得了成功,還是中途失敗夭折,研究本身的經驗和思路依然能夠為其他項目提供借鑑,這才是我們努力的意義所在。」一如隊長俞鼎辰所言,金獎並非WHU-China團隊追求抵達的終點,而恰恰是他們再次前行的新起點。
物模微流控晶片「holder」設計
不同的是,帶著評委們對項目可行性的認可,他們繼續踏實推進項目的路上,多了一份自信、從容和堅定:「我們希望,砸下的這塊石頭能夠引起更多的漣漪。」
不念過往,不畏將來。少年們滿載希望,繼續出發。
百尺竿頭 更進一步
優異成績的背後
離不開這群追夢的少年們
日日夜夜的鑽研與打磨
前途似海 來日方長
願武漢大學iGEM團隊再創輝煌!
來源:武漢大學 圖片來源:2020 iGEM WHU-China 文字/採訪:雷雅麟 田煦煦 編輯:虢妍君 審核:邢知博