11月14日，国际遗传工程机器大赛（International Genetically Engineered Machine Competition, iGEM）落下帷幕，北京师范大学珠海校区BNUZ-China团队以“E.Coli Keen Doctor”项目参赛，获得金牌。今年北师大团队BNU-China再获金牌，并获得最佳包容性奖提名（Best Inclusivity Nominee）。两校区教师指导团队和学生团队双向互动，南北共进。

iGEM竞赛是合成生物学领域的国际顶级学术性竞赛，最早由美国麻省理工学院于2003年发起，是一项以合成生物学为核心，综合生命科学、数学、工程学、信息科学、艺术设计等多个学科的国际大赛，受到Nature、Science、Scientific American、Economists 等学术期刊，以及 BBC 等媒体的广泛关注和专题报道。iGEM鼓励世界各地的优秀学生不断创新，通过合成生物学手段解决社会关注和科技前沿问题；同时致力于创造一个国际性的合成生物学社群，为未来的领域精英提供交流和展示平台。很多世界一流大学将这项赛事作为教学改革的重要引擎，着力培养跨学科、创新型，综合能力强、具有领导力的未来科技领军人才。今年，iGEM吸引了来自全球包括哈佛大学、麻省理工大学、马尔堡大学、新加坡国立大学等世界名校在内的352支队伍参赛。

BNUZ-China团队2021首次参加比赛就获得金牌，团队由文理学院19级本科生刘路旋担任队长，杜芸希担任副队长，成员由来自生物系、数学系、地理系、化学系、经济系的19位本科生组成。

2021 BNUZ-China 队徽与项目徽章

BNUZ-China团队的项目着眼于定殖肠道工程菌改变色氨酸代谢途径治疗慢性肾病。慢性肾脏病(CKD)是指肾脏结构或功能异常，病程在三个月以上，肾功能在几个月甚至几年之内缓慢衰竭的一种肾脏疾病。慢性肾脏疾病在世界范围内发病率较高。伴随着慢性肾病的发展，往往伴随着肠道菌群及其代谢物代谢紊乱、肠道屏障功能受损等现象。基于肠道菌群及其代谢产物的代谢调节来干预慢性肾脏疾病的进展具有重要的应用前景和科学价值。

慢性肾病进程

硫酸吲哚酚是促进慢性肾病进程的关键性尿毒素，食物中的色氨酸在肠道内被大肠杆菌代谢产生吲哚，吲哚被人体吸收后会在肝脏被代谢产生硫酸吲哚酚。BNUZ-China团队敲除TnaA，重构四步酶促反应，催化色氨酸形成吲哚丙酸。吲哚丙酸能够促进杯状细胞分泌物的产生，清除氧自由基，降低炎症反应，进而修复肠粘膜屏障。BNUZ-China团队让工程菌异源表达了能够高效催化乳糖形成低聚半乳糖的β半乳糖苷酶bga2 。低聚半乳糖能够很好的促进双歧杆菌、乳酸杆菌的增殖。为了让工程菌能够在特定的时刻发挥其特定的功能，并保持一定原始的大肠杆菌数量，BNUZ-China团队设计了一个基于Lux系统的群体感应系统。当工程菌数量较少时，它会特意性地表达GDH促进自身增殖。当其数量达到一定阈值之后就开始表达bga2促进益生菌的增殖。

慢性肾病患者肠道情况

E.Coli Keen Doctor改善肠道环境治疗慢性肾病

生物安全方面，为了让用户能够特异性消除工程菌，BNUZ-China团队设计了一个诱导杀死通路，在一个阿拉伯糖诱导的启动子下游编码一个翻译抑制剂MazF。为了防止工程菌逃逸至环境中，BNUZ-China团队敲除了工程菌的Can基因，如此一来工程菌只能在高二氧化碳环境中生存，肠道中的二氧化碳浓度是足够的。当其逃逸至大气中将由于二氧化碳浓度不足而死亡。

生物安全模块

为了更好的验证假设并在实验中起到指导作用，BNUZ-China团队建立了三个模型来证明BNUZ-China团队的设计。BNUZ-China团队在Logistic生长模型的基础上构建了一个共培养模型，以证明工程菌能够成功地在肠道中定植。BNUZ-China团队构建了群体感应模型来描述群体感应过程，建立4步酶促反应模型来预测色氨酸代谢产生吲哚丙酸。

群体感应模型

从立项前的问题调研到项目设计、可行性评估、实验细节、再到最终展示，BNUZ-China团队做了一系列的实践活动，保持着与外界的及时沟通与交流，包括采访专家教授、医生、问卷调研、以及企业参访、走进生产工厂等，并且BNUZ-China团队还和其他iGEM队伍建立了合作关系，共同编写了“iGEM肠道类项目参考手册”，共同举办了讲座等活动，推动项目朝着更可行、更实用、更安全的方向进行。

参观汤臣倍健研发工厂

同时，BNUZ-China团队与北京师范大学北京校区代表队BNU-China在实验、数学建模、社会实践等方面进行了深入的合作，取得了许多优异的成果。

BNUZ-China与BNU-China展开多层次深入合作

此外，作为北京师范大学的学生，BNUZ-China团队始终把科学教育当作使命和责任，在教育活动方面做出了许多努力。比如，在微信公众号上发布关于合成生物学和iGEM往届优秀项目的推送、制作宣传册和海报、举办讲座和学术沙龙、线上支教，举行实验室开放日活动等。

五校联合召开合成生物相关讲座

2020年学期初在未来教育学院副院长，实验与实践创新教育中心主任向本琼领导下，由张根发教授负责牵头组建了以张根发、向本琼和汪波老师为指导教师团队，刘路旋和杜芸希分别担任队长和副队长来自多个学科专业的本科同学组成的首个北京师范大学珠海校区iGEM团队，BNUZ-China。在近一年的时间里，BNUZ-China团队在指导教师团队以及自然科学高等研究院秦志伟、王晓彦、郭众，北京师范大学生命科学学院朱旭东等多位教师的指导和帮助下，经过拼搏和努力完成文献调研、方案设计、咨询专家、载体构建、基因表达、数学建模、功能验证、建立网页、项目展示、推广教育等工作，并努力将合成生物学推广给更广泛的人群。同时，BNUZ-China团队通过网页和视频展示等方式，清晰完美地展现了创新工作成果，得到了大赛评委的一致好评，一举获得金牌。

张根发教授表示，获得金奖让他感到很欣慰，学生们朝气蓬勃的科学追求精神成了他珍贵的记忆，同时感谢学校各部门和中心的支持与援助，感谢本部生科院iGEM团队老师朱旭东、郝晓冉、杨冬的支持鼓舞和帮助，感谢本部iGEM团队学生们的支持和帮助。刘路旋表示，两年的时光留下了感动和怀念，一路走来，感谢各位老师、师兄师姐和亲爱的队友，大家的鼓励和帮助很给力。并表示希望有越来越多的同学和团队为世界科学发展做出贡献。