国际遗传工程机器大赛(IGEM)又称国际遗传工程机器设计大赛,英文全称为International Genetically Engineered Machine Competition,由麻省理工创办,2005年发展成为国际性学术竞赛,是合成生物学领域最高级别的国际性学术竞赛。该大赛原为全球大学生的学术竞赛,2014年起增设了中学组通道,旨在全方位提高参赛者的想象力、创造力和社交能力。合成生物学是近年来新兴研究领域,每年大赛参赛队伍的相关研究成果都受到如:《科学》、《自然》、《科学美国人》、《经济学人》 等期刊学术界和工业界的广泛关注,同时受到BBC等传统媒体的关注和专题报道。

该竞赛由美国麻省理工学院 2003 年创办,2005年发展成为国际赛事,近来来发展迅猛、规模不断扩大。2015年9月,共有来自5大洲共计280支队伍、5018名学生齐聚波士顿参与比赛角逐。由于受疫情的影响,2020IGEM比赛于2020年11月13日-11月22日(美国东部时间),由美国麻省理工学院主办的国际基因工程机器大赛全球总决赛在线上举行。共有来自世界各地的近400支队伍参加,比赛竞争激烈。据了解,在全球众多参赛队伍的激烈竞争中,由思铺学院Wordshaper指导的4支队伍脱颖而出, 全部斩获金奖。为此我们特别采访了来自中国上海联队(前列腺癌的早期诊断项目)的留美男孩-赵天泽

人物自我介绍

大家好,我的名字叫赵天泽,来自北京。我目前就读于美国康涅狄格州的Salisbury School,一个位于新英格兰西北角hilltop上风景优美的男校。每年我们学校都会有超过八个月的时间冰雪覆盖,也因此我们学校的冰球和曲棍球项目也都可以在全国层面获得优异的成绩。再回到我自己,我平时生活中最大的爱好便是打篮球和弹吉他。每当我感到焦虑的时候,弹吉他和打篮球都能够极大的缓解我焦躁的情绪。在学校里,我也能够参与到学校组织的篮球队,经常有机会和附近其他学校的同学们一起比赛。 才学校里我经常有机会和同学们参与社会活动,包括charity walk for gender equality, soup kitchen (为社区的老人们提供晚餐),这些机会都让我充足的参与到了社会活动。抛开社会活动,我还参与了各式各样的社团活动,包括哲学club,chess clubs等等,这些俱乐部活动让我充分认识到了我的兴趣爱好。

(图)本文人物-赵天泽

问:天泽,你好!能否请你简单做下自我介绍?

赵天泽:大家好,我叫赵天泽,来自北京,目前就读于美国康涅狄格州的一所私立学校。去年夏天,我和我的队友们一起参与了iGEM比赛。iGEM比赛的全称是International Genetically Engineered Machine competition,中文名字叫做国际基因工程机器大赛。iGEM是一个包含了多项领域的综合型合成生物学竞赛,范围包括但不局限于医学诊断,资源再利用,塑料颗粒降解等等多个领域。比赛的最终目标是极具多样性的。

问:能否介绍下你们的研究项目与收获?

赵天泽:这一次我和我的队友们所研究的项目为早期前列腺癌诊断,我们通过人体癌症基因库找出了具有前列腺癌特异性(也就是仅在前列腺癌患者中表达量高)的生物标志化合物,主要为正常生理代谢的一些RNA片段。根据这些RNA片段设计独特的引物以及所用到的RNA分子Toehold Switch。在我们的理想操作过程中,首先从检验者采取尿液,接下来通过逆转录反应将RNA片段逆转录称为cDNA,在加入经特殊设计过后的引物之后,通过便携式聚合酶联锁反应扩增。扩增后的产物会和一个叫做Toehold switch的RNA分子特异性结合并且激活下游核糖体开始表达一种红色的蛋白质。最终的检验结果将会以颜色的方式展现,红色代表检验者具有患前列腺癌风险,无颜色变化表明无风险。

问:请介绍下你的团队?

赵天泽:我和我的团队都是由对合成生物学抱有兴趣的高中生,有些同学来自普高,有些来自国际学校,也有人正在美高就读。尽管队员们对于合成生物学已经有过一些理论上的学习以及了解,在实验室我们当中依旧有很大一部分人是第一次操作实验器具,所以在实验过程中大家都体验到了充分的新鲜感。(不过还是有大佬们同时参与多个项目,在实验过程中carry我们的进程)

问:对比赛结果满意吗?有哪些得失体会?

赵天泽:我的队友在整个参赛过程中非常的给力,很多大佬carry我们的背景文献阅读,数据采集,以及公共宣传等等。最终结果也是不负众望,成功获得了高中生队伍的金奖,也就是类似于一等奖,所以我对这次比赛的结果还是非常满意的。抛开实验室中的新鲜感以及成功完成实验后的成就感,可能唯一有些美中不足的是我们最终没能建立一个色差系统来帮助我们更加有效的分辨假阳性和假阴性,不然我们的最终结果的准确性还会有所提高。

问:你是如何了解到IGEM这项赛事的?

赵天泽:我第一次听闻IGEM这项赛事还是通过我在美国ApplyAid的升学顾问,在我和我的AA老师反复沟通并确认生物为大学专业的申请目标后,我的老师向我推荐了一些不同的生物比赛,最终选择iGEM的理由是因为与iSEF等比赛相比,这项比赛对于没有过什么参赛经历的小白同学们还是相对友善的。通过iGEM铺垫,很多同学应该也可以为接下来的比赛选择做一个衔接。

问:请问你平时都有哪些爱好?你是怎样塑造自己的目标与理想的?

赵天泽:我平时的爱好主要就是篮球,吉他和学习吧。虽然听上去有些怪怪的,但是我还是挺享受学习新的知识的乐趣的,我觉得每一次学习都会加强我对这个世界的理解和认知,了解到很多曾经我认为遥不可及的东西。对于我来说,我希望能够在将来从事分子生物学的研究。为了达到这个目标,我找到了最适合我的方法,就是看书,我会拿出一部分的闲暇时间用来读生物有关的书,具体种类不限,有时候可能是神经信号传递,有时候也会突然想了解人体免疫学。这样在我完成目标的同时我也能够享受这个过程。

问:为什么如此喜欢生物?

赵天泽:说来可能有些天真,但是我学习生物学的最初目标就是想要延长人类的寿命。小时候我一直不明白为什么人类只能拥有有限的寿命和青春,总是觉得如果时间这么短暂有很多其他有趣的东西我就没法体验了,接下来这种想法便跟我一起长大然后引导我学习生物学。

问:对生物学科的未来发展你有哪些期待?

赵天泽:我非常期待将来生物制药以及生物科技的运用以及发展。目前随着人类对于科学更加全面的了解,有着越来越多的药物可以帮助人们去治疗那些曾经无药可治的疾病。针对我的家庭来说,因为我的父亲曾经得过中风,我关注过一些有关血管堵塞清楚的科技发展,我了解到目前已经存在着一些试验阶段的微型机器设施可以进入血管并且清楚堵塞。这些科技的发展非常振奋人心,可以激励更多的疾病患者对未来抱有更大的期望。

问:在参赛的过程中有哪些令你记忆深刻的人或事情?

赵天泽:在参赛过程中让我记忆最深的是一个对课外机构宣传我们项目的演讲。当时我们的一位指导老师临时决定下午去参加一个教育机构的活动,准备向他们介绍iGEM比赛,而当时我们真在午休,于是老师和我们便临时起意准备做个ppt让后去参与老师对于iGEM比赛的介绍。因为iGEM比赛非常看重对于项目的宣传以及社区的参与度,我和其他几个队员想抓住这个机会宣传我们的项目。去之前没有做太多准备,也没有什么紧张的情绪。但是到了地方发现那里是一个类似礼堂的大厅,坐满了人,往下方头一看只看觉乌泱泱一片。瞬间我便感觉手心开始和额头开始流汗,害怕搞砸了演讲。不过所幸老师先上台去讲了讲,给了我们大概十多分钟准备。我和我的队友抓住了每一份每一秒做准备,以免到时尴尬。不过所幸,演讲过程中,随着内容的深入,心中的紧张也逐渐消散。在最后演讲结束后,同学的掌声让我和我的队友深受鼓舞。这个经历不经锻炼了我们的对于我们自身项目的了解,也锻炼了我们的演讲能力和心理素质,是一个难得可贵的经历。

问:能不能介绍下你的真实体验和收获?

赵天泽:这次比赛对于我来说有着许多难得可贵的体验和收获。因为iGEM这个比赛不仅仅是集中于实验设计和操作一项,其他的很多技能也是非常重要的。例如数学建模,我们队伍里的同学对于实验建模不是非常了解,于是专门有三位同学自学课程,然后根据学习结果现学现用,帮助我们完成了建模。还有一个非常独特的我从没有经历过的收获是为项目募捐资金。在项目开始前,我和我的队伍运用一个第三方软件注册了一个募捐请求,然后我们通过父母转发,运用自身公众号转发,在科技展中宣传等方式,募捐到了一共大约一万五千元的资金用于我们的项目发展。这次募捐的经历让我第一次接触到了很多我从未了解过的领域,让我明白了有很多东西只要愿意花时间和功夫,每一个人都可以办到。

问:据说在赛前你们经历了漫长的集训和实验磨合,你有哪些心得或收获?

赵天泽:对我个人来说,最大的心得收获便是对于拖延症的零容忍。我发现在很多时候组织协调任务时,一定要尽早部署给队友,因为很多时候再高效的队友在完成任务的时候难免的会拖拉。而对于我们这样一个小团队来说,最有效的解决方式也就是早早布置任务,然后和队友反复强调完成内容以及方式,在反复的强调下队友的效率也会大幅度的提高。

问:能否评价下你的团队和队友?

赵天泽:我的队友还是非常给力的,每个人都非常的高效。不过我认为达到团队高效有很重要的一点是可以进行队伍团建。在我们暑假集训时,每周连续五天实验室,坐久了难免有些枯燥,于是我们便决定在周六日组织一下团建活动,例如密室逃脱,卡丁车或者是剧本杀,活动都是非常有趣的,这些活动不仅缓解了平时长时间实验的疲倦,同时也增加了我们团队的凝聚力,是一项必不可缺的增加团队凝聚力的活动。

问:有什么可以对未来的参赛队员说的话?或者是值得分享的经验。

赵天泽:我觉得对于未来参赛队员最重要的一点便是多多了解iGEM比赛的规则和往年参赛项目,并且不要吝啬于和其他队伍组织交流活动。多了解iGEM比赛的规则因为我们在实验过程中遇到的种种棘手问题本来都是可以避免的。举个例子,我们的项目检测方式是需要采用检测者的尿液,而在实验中我们发现iGEM组委会对于有关人体样本的一切使用都有着非常高的要求,如果我们想要使用前列腺癌患者的尿液,我们便需要联系上海市卫生局的书面批准,而这个筹备工作又需要很长时间,所以我们最长检验有效性的时候不得已使用人工尿液并在其中搭配我们所检测的RNA分子来判定最终实验有效性。还有一点,如果在项目进展上遇到了问题,那就去寻找和自己项目类似的今年或往年iGEM项目,可以发邮件去咨询他们,也可以通过别的方式和他们取得联系。因为其他队伍往往在某些方面特别的擅长,互动可以帮助解决很多问题。举个例子,我们今队伍曾经试图改变一个RNA组建(toehold switch)来作出一个对不同浓度biomarker产生不同的色差表,但我们并不会自己操作,于是我们便联系了海洋大学的参赛队伍,请求他们帮我们设计了一个新的Toehold switch,最终这个新的Toehold成功帮我们建立了一个更准确的结果色差表。另外,和其他队伍的互动本来也就是iGEM项目评奖的重要一环,所以一定要多和其他队伍互动。