在參觀博物館時(shí)，團(tuán)隊(duì)成員了解到紫色在中國古代特殊的地位，同時(shí)也從文獻(xiàn)中獲得了許多佐證與靈感，以此確定了參賽的項(xiàng)目——用合成生物學(xué)的方式讓獨(dú)具魅力的“帝王紫”在國際賽場(chǎng)上大放異彩。“我們希望能夠?qū)⒅袊幕貛У?/span>大洋彼岸，讓世界聽到來自中國西北的聲音”隊(duì)長(zhǎng)高琪介紹說。
“帝王紫”即 6，6-二溴靛藍(lán)，是擁有悠久生產(chǎn)與應(yīng)用歷史的天然染料，中國歷史上一直為統(tǒng)治階級(jí)所鐘愛，除其承載的歷史文化價(jià)值外，帝王紫作為新型生物相容性導(dǎo)體，在半導(dǎo)體材料中也倍受矚目。但由于其天然產(chǎn)量少，化學(xué)合成困難且存在環(huán)境污染，迄今未能實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。
染色效果展示
為了提高項(xiàng)目的研究效率，在備賽的一年里，團(tuán)隊(duì)每周都會(huì)舉行組內(nèi)交流會(huì)，反思實(shí)驗(yàn)中的問題所在，并明確下一步的目標(biāo)和方向。在前期調(diào)研的過程中，他們翻閱文獻(xiàn)，選擇了兼容性較強(qiáng)的大腸桿菌作為底盤，其較短的生命周期大大縮短了時(shí)間成本。
中期做顏色反應(yīng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，團(tuán)隊(duì)一直得不到想要的效果，在反復(fù)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(gè)共同的目標(biāo)而奮斗，合作iGEM最鮮明的特點(diǎn)。”高琪說道。
最終，項(xiàng)目敲定采用雙細(xì)胞系統(tǒng)，進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)空分離，以達(dá)到帝王紫代謝通路中相關(guān)酶的最高利用效率，并嚴(yán)格篩選基因表達(dá)調(diào)控原件，構(gòu)建帝王紫高純度，高產(chǎn)量雙細(xì)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(tuán)隊(duì)成功使用In-Fusion的方式實(shí)現(xiàn)雙細(xì)胞系統(tǒng)的構(gòu)想，從而大大提高產(chǎn)率。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)采用CRISPR/Cas9技術(shù)對(duì)干擾的內(nèi)源基因進(jìn)行了敲除并取得階段性成果。
雙細(xì)胞系統(tǒng)示意圖
“我們運(yùn)用合成生物學(xué)技術(shù)制造產(chǎn)品的最終目的是回饋社會(huì)，讓公眾受益，這也是競(jìng)賽所傳遞給我們的理念。”高琪表示，在項(xiàng)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(yīng)用前景。在前期的問卷調(diào)查中團(tuán)隊(duì)了解到公眾對(duì)于生物染料、合成生物學(xué)的了解并不多。于是團(tuán)隊(duì)成員便在各大校園內(nèi)陸續(xù)開展了相關(guān)的科普活動(dòng)。他們通過設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)明信片并制作明信片墻的形式將收集到的問題進(jìn)行解答和展示，用通俗易懂的方式讓多類群體對(duì)“帝王紫”及其相關(guān)應(yīng)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(jié)合起來，在校園內(nèi)開展了扎染DIY活動(dòng)，“當(dāng)看到那抹來自遠(yuǎn)古的帝王紫在白布上暈染開時(shí)，內(nèi)心的自豪感便油然而生。”隊(duì)內(nèi)成員感慨道。此外，團(tuán)隊(duì)成員還做了一個(gè)大膽的嘗試：將“帝王紫”與陜西的皮影文化有機(jī)融合，他們?cè)谇捌谧哌M(jìn)地方深入調(diào)研了皮影文化，了解其市場(chǎng)發(fā)展及行業(yè)動(dòng)態(tài)，將所獲成果以講座報(bào)告的形式向公眾推廣。
成員還制作了相關(guān)紀(jì)錄片及漫畫冊(cè)，以更加生動(dòng)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(xiàng)目成果的同時(shí)，也為關(guān)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(jì)錄片
談及“帝王紫”在未來的應(yīng)用與發(fā)展，團(tuán)隊(duì)成員都抱有十足的把握和信心，“希望這個(gè)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(xué)方式生產(chǎn)的染料一起推廣?！?/span>高琪解釋道，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(diǎn)，此外，這種物質(zhì)也是一種優(yōu)良的半導(dǎo)體材料，優(yōu)化提純步驟，在半導(dǎo)體領(lǐng)域也將會(huì)大有可為。
訪談創(chuàng)業(yè)公司
國際基因工程機(jī)器大賽（iGEM）由麻省理工學(xué)院于2003年創(chuàng)辦，2005年發(fā)展成為國際性學(xué)術(shù)競(jìng)賽，旨在推動(dòng)合成生物學(xué)（Synthetic Biology）發(fā)展，促進(jìn)各國大學(xué)生在該領(lǐng)域的學(xué)習(xí)、交流與合作，是一年一度國際性合成生物學(xué)領(lǐng)域的頂級(jí)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)創(chuàng)新科技賽事。長(zhǎng)期以來，西北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院始終對(duì)此項(xiàng)賽事保持高度重視，傾力為參賽隊(duì)伍提供場(chǎng)地設(shè)施、師資指導(dǎo)和經(jīng)費(fèi)支持，獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)室和充足的研究經(jīng)費(fèi)都為項(xiàng)目的順利開展提保駕護(hù)航。2017起，西北大學(xué)A隊(duì)便在國際賽場(chǎng)上頻展頭角，連續(xù)五年奪得喜人成績(jī)，將兩金一銀兩銅收入囊中（2017開發(fā)一種監(jiān)測(cè)石油泄露的生物傳感器獲銅獎(jiǎng)；2018年改變鹽漬土的離子配比獲銅獎(jiǎng)；2019年開發(fā)苯丙酮尿癥的生物傳感器收獲金獎(jiǎng)；2020年利用PhaP融合表達(dá)抗菌肽制作醫(yī)用敷料摘得銀獎(jiǎng)），讓世界看到了中國風(fēng)采和西大力量。
除了學(xué)院提供的外在支持，團(tuán)隊(duì)取得成績(jī)的關(guān)鍵也基于內(nèi)部成員的學(xué)科交互和協(xié)作配合，每年，都會(huì)有來自多個(gè)院系的同學(xué)參與到大賽中，發(fā)揮各自的學(xué)科優(yōu)勢(shì)，在網(wǎng)頁建模、市場(chǎng)調(diào)研、美工繪圖等多個(gè)領(lǐng)域?yàn)閳F(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)力量。同時(shí)，堅(jiān)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(yàn)把控整體的項(xiàng)目進(jìn)度，并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)繞過一條條彎路，大大提升了整個(gè)團(tuán)體的工作效率。 提及再次斬獲金獎(jiǎng)，指導(dǎo)老師魏岱旭激動(dòng)地說：“學(xué)生們用汗水和勇氣鑄就了今日輝煌”，一次次頭腦風(fēng)暴、一遍遍對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的執(zhí)著他都看在眼里。但于學(xué)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(huì)討論，還會(huì)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(jī)。”隊(duì)長(zhǎng)高琪說道。
負(fù)責(zé)日常管理、對(duì)接外在保障、指導(dǎo)活動(dòng)開展、跟進(jìn)報(bào)名答辯進(jìn)度，24小時(shí)隨時(shí)在線的生命科學(xué)學(xué)院輔導(dǎo)員范銘沁，懷著謹(jǐn)慎與忐忑擔(dān)任了iGEM團(tuán)隊(duì)的領(lǐng)隊(duì)老師。“學(xué)校和學(xué)院非常重視這個(gè)比賽，有壓力的同時(shí)更有了動(dòng)力。”在他眼中，iGEM的每一位參與學(xué)生都是團(tuán)隊(duì)里獨(dú)一無二的，“站在國際競(jìng)賽舞臺(tái)上代表西北大學(xué)為校爭(zhēng)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)參賽三年的老成員，隊(duì)長(zhǎng)高琪說，“iGEM貫穿了我的整個(gè)大學(xué)生涯，從起初的預(yù)備役隊(duì)員到現(xiàn)如今的帶隊(duì)備賽，每一年都有不同的身份和責(zé)任。它好比一場(chǎng)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(duì)友及老師們的一路相伴，等到終點(diǎn)撞線的那一刻，迎面而來的是真正的狂歡?！?/span>
