近日，中國西北大學A隊（NWU-CHINA-A團隊）在第十八屆國際遺傳工程機器設計競賽iGEM）中獲得金獎，獲獎項目為《以大腸桿菌為底盤生產(chǎn)天然色素帝王紫》（An adventure of ancient snails--Revive Tyrian Purple by E.coli）。此前，西北大學A隊曾于2017-2020年組隊參賽，獲得1金1銀2銅的好成績。

受疫情的影響，今年的答辯和頒獎儀式線上舉行，全球共有343支隊伍參加比賽。

Judging session線上及線下視角

將中國傳統(tǒng)文化名片，帶到大洋彼岸

在參觀博物館時，團隊成員了解到紫色在中國古代特殊的地位，同時也從文獻中獲得了許多佐證與靈感，以此確定了參賽的項目——用合成生物學的方式讓獨具魅力的“帝王紫”在國際賽場上大放異彩�！拔覀兿Ｍ�能夠將中國文化元素帶到大洋彼岸，讓世界聽到來自中國西北的聲音”隊長高琪介紹說。

“帝王紫”即 6，6-二溴靛藍，是擁有悠久生產(chǎn)與應用歷史的天然染料，中國歷史上一直為統(tǒng)治階級所鐘愛，除其承載的歷史文化價值外，帝王紫作為新型生物相容性導體，在半導體材料中也倍受矚目。但由于其天然產(chǎn)量少，化學合成困難且存在環(huán)境污染，迄今未能實現(xiàn)高產(chǎn)。

染色效果展示

為了提高項目的研究效率，在備賽的一年里，團隊每周都會舉行組內(nèi)交流會，反思實驗中的問題所在，并明確下一步的目標和方向。在前期調(diào)研的過程中，他們翻閱文獻，選擇了兼容性較強的大腸桿菌作為底盤，其較短的生命周期大大縮短了時間成本。

中期做顏色反應實驗時，團隊一直得不到想要的效果，在反復改變多組條件后他們決定換緩沖液，并成功解決了問題。

“困難是擺在所有人身上的，我們都在為一個共同的目標而奮斗，合作是iGEM最鮮明的特點�！备哏髡f道。

最終，項目敲定采用雙細胞系統(tǒng)，進行生產(chǎn)時空分離，以達到帝王紫代謝通路中相關酶的最高利用效率，并嚴格篩選基因表達調(diào)控原件，構建帝王紫高純度，高產(chǎn)量雙細胞體系。

染色效果流程示意圖

在老師們的幫助和日夜攻研的努力下，團隊成功使用In-Fusion的方式實現(xiàn)雙細胞系統(tǒng)的構想，從而大大提高產(chǎn)率。同時，團隊采用CRISPR/Cas9技術對干擾的內(nèi)源基因進行了敲除并取得階段性成果。

雙細胞系統(tǒng)示意圖

CRISPR/Cas9示意圖

將“帝王紫”，用多種方式延續(xù)

“我們運用合成生物學技術制造產(chǎn)品的最終目的是回饋社會，讓公眾受益，這也是競賽所傳遞給我們的理念�！备哏鞅硎�，在項目取得了一定成果后，他們便將“這抹紫色”融入其他元素積極推廣，希望它能為更多人所知，擁有更為廣闊的應用前景。

在前期的問卷調(diào)查中團隊了解到公眾對于生物染料、合成生物學的了解并不多。于是團隊成員便在各大校園內(nèi)陸續(xù)開展了相關的科普活動。他們通過設計團隊明信片并制作明信片墻的形式將收集到的問題進行解答和展示，用通俗易懂的方式讓多類群體對“帝王紫”及其相關應用產(chǎn)生興趣。

在校園內(nèi)，他們還將“帝王紫”染料和傳統(tǒng)的扎染工藝結合起來，在校園內(nèi)開展了扎染DIY活動，“當看到那抹來自遠古的帝王紫在白布上暈染開時，內(nèi)心的自豪感便油然而生�！标爟�(nèi)成員感慨道。

此外，團隊成員還做了一個大膽的嘗試：將“帝王紫”與陜西的皮影文化有機融合，他們在前期走進地方深入調(diào)研了皮影文化，了解其市場發(fā)展及行業(yè)動態(tài)，將所獲成果以講座報告的形式向公眾推廣。

成員還制作了相關紀錄片及漫畫冊，以更加生動的形式向受眾展現(xiàn)文化遺產(chǎn)與科研創(chuàng)新的魅力，在宣傳項目成果的同時，也為關中地區(qū)古老的非物質(zhì)文化遺產(chǎn)注入了一脈難能可貴的新鮮血液。

制作小型紀錄片

制作漫畫冊

談及“帝王紫”在未來的應用與發(fā)展，團隊成員都抱有十足的把握和信心，“希望這個染料可以作為很好的織物染料，并與其他顏色的利用合成生物學方式生產(chǎn)的染料一起推廣�！备哏鹘忉尩�，比起化工制造的色素染料，生物生產(chǎn)的方式可以有效改善化工染料的污染問題，具有低成本、高環(huán)保的特點，此外，這種物質(zhì)也是一種優(yōu)良的半導體材料，優(yōu)化提純步驟，在半導體領域也將會大有可為。

訪談創(chuàng)業(yè)公司

五年iGEM，一代西大生科人的堅守

國際基因工程機器大賽（iGEM）由麻省理工學院于2003年創(chuàng)辦，2005年發(fā)展成為國際性學術競賽，旨在推動合成生物學（Synthetic Biology）發(fā)展，促進各國大學生在該領域的學習、交流與合作，是一年一度國際性合成生物學領域的頂級大學生課外學術創(chuàng)新科技賽事。

長期以來，西北大學生命科學學院始終對此項賽事保持高度重視，傾力為參賽隊伍提供場地設施、師資指導和經(jīng)費支持，獨立的實驗室和充足的研究經(jīng)費都為項目的順利開展保駕護航。2017起，西北大學A隊便在國際賽場上頻展頭角，連續(xù)五年奪得喜人成績，將兩金一銀兩銅收入囊中（2017開發(fā)一種監(jiān)測石油泄露的生物傳感器獲銅獎；2018年改變鹽漬土的離子配比獲銅獎；2019年開發(fā)苯丙酮尿癥的生物傳感器收獲金獎；2020年利用PhaP融合表達抗菌肽制作醫(yī)用敷料摘得銀獎），讓世界看到了中國風采和西大力量。

除了學院提供的外在支持，團隊取得成績的關鍵也基于內(nèi)部成員的學科交互和協(xié)作配合，每年，都會有來自多個院系的同學參與到大賽中，發(fā)揮各自的學科優(yōu)勢，在網(wǎng)頁建模、市場調(diào)研、美工繪圖等多個領域為團隊貢獻力量。

同時，堅持代代傳承的生科人，每年都有老成員憑借以往的賽事經(jīng)驗把控整體的項目進度，并帶領團隊繞過一條條彎路，大大提升了整個團體的工作效率。

提及再次斬獲金獎，指導老師魏岱旭激動地說：“學生們用汗水和勇氣鑄就了今日輝煌”，一次次頭腦風暴、一遍遍對實驗數(shù)據(jù)的執(zhí)著他都看在眼里。但于學生而言，這份榮耀，更源于魏老師的一份辛勞，“老師經(jīng)常在百忙之中開組會討論，還會幫我們聯(lián)系校外的專家提供建議和幫助，如果沒有他，就沒有iGEM五年的成績。”隊長高琪說道。

負責日常管理、對接外在保障、指導活動開展、跟進報名答辯進度，24小時隨時在線的生命科學學院輔導員范銘沁，懷著謹慎與忐忑擔任了iGEM團隊的領隊老師�！皩W校和學院非常重視這個比賽，有壓力的同時更有了動力�！痹谒�眼中，iGEM的每一位參與學生都是團隊里獨一無二的，“站在國際競賽舞臺上代表西北大學為校爭光，他們的每一份努力都值得被看見�！狈独蠋熣f道。

作為連續(xù)參賽兩年的老成員，隊長高琪說，“iGEM貫穿了我的整個大學生涯，從起初的預備役隊員到現(xiàn)如今的帶隊備賽，每一年都有不同的身份和責任。它好比一場持續(xù)多年的馬拉松，需要頻頻經(jīng)歷困頓和煎熬，但好在有隊友及老師們的一路相伴，等到終點撞線的那一刻，迎面而來的是真正的狂歡�！�

圖文來源于西北大學官微