北京时间11月14日晚，2021年度的iGEM竞赛赛季（International Genetically Engineered Machine Competition）圆满结束。来自上海交通大学Bio-X研究院的SJTU-BioX-Shanghai团队凭借项目Detection Blitz抱憾摘银。
iGEM竞赛由麻省理工学院（MIT）于2003年创办，后来发展成以合成生物学为核心多学科交叉国际级科技竞赛。iGEM竞赛要求学生自主选题，融合科学、技术、商业、工程、设计等各个方面，不仅是理论和设计的竞赛，还涉及生物实验、数学建模、社会调研、网站设计、宣传海报、英文演讲陈述和举办相关的科普活动等，对参赛学生来说，是一次非常全面、紧张、高强度的锻炼。
2009年中国队伍首次参加iGEM竞赛，同年上海交通大学开始组建iGEM队伍，并于2010年正式参赛。2009年至今，SJTU-BioX-Shanghai队伍累计取得了十金二银一铜的优异成绩，此外还取得过世界十六强、亚洲区总冠军、最佳人工生物模块设计、最佳医学诊断项目提名、最佳创新应用项目提名等荣誉。
2021年的SJTU-BioX-Shanghai团队由贺林院士、马钢老师、王毓舒老师指导，团队成员由来自生命科学技术学院的：陈柏润、费嘉琪、胡鼎康、江向海、罗诗涵、任思源、张杰汉、张子骜、周芷诺，来自致远学院的：代若冰、卢毓昕、于希、朱子健，来自农业与生物学院的刘子逸和乔滢瑞，来自环境科学与工程学院的贺玉莹，来自海洋学院的李奕帆，来自设计学院的韩欣越，共18名本科生以及陈自修、钱弘毅、肖琛涵三名高中生组成，20年团队的队长李可依，队员钟博子韬、冯宸煦、刘江影、方震、陈子瑶等担任技术指导。
今年，SJTU-BioX-Shanghai团队将目光投向快速检测领域。
我们知道，随着越来越多的化学品被开发并广泛应用，全新的环境、健康风险不断显现，严重的污染事件、安全事件时有发生。而面对无比庞大的化学品列表，巨大的时间和资源消耗使快检方案开发陷入僵局。SJTU-BioX-Shanghai团队希望基于aptazyme的液相筛选技术和胶体金测流分析技术，构建一个快检试纸的自动化开发平台，平衡快检需求与开发间的矛盾，守卫高速发展背景下，人与生态的安全底线。
为了达到上述目标，SJTU-BioX-Shanghai创新性地将aptazyme应用到了快检领域。Aptazyme是一段寡核苷酸，由aptamer和ribozyme两部分串联组成。Aptamer负责结合特定的靶标，ribozyme（核酶）的部分通过形成一个特殊的活性中心，可以催化自身特定位点的磷酸二酯键断裂。通过理性设计，aptamer与靶标结合时造成的扰动会影响到ribozyme区域的结构，从而导致ribozyme的催化剪切的活性发生变化。因而aptazyme可以将靶标是否存在转化成核苷酸链是否完整的信号。斯坦福大学在21年3月发表的一种aptazyme的液相筛选开发策略 (DRIVER)针对新靶标分子的aptazyme筛选过程可以完全在自动移液平台上完成，而后进行二代测序，顺利的情况下二十天之内可以得到结果。
而后，SJTU-BioX-Shanghai设计了基于胶体金测流分析技术的试纸条来表征aptazyme剪切与不剪切的两种状态（分别对应着待测靶标不存在与存在两种状态）。在T-line上利用生物素-亲和素固定了一条探针，通过与aptazyme 3`端的互补配对把aptazyme捕获在T-line上。同时conjugate pad（胶体金垫）上是胶体金标记的5`端探针，因此全长的单链寡核苷酸（aptazyme）在流动至T-line时会形成金标探针-aptazyme-生物素标探针的复合物，T-line处聚集的胶体金颗粒将显现出明显的红色条带。而若aptazyme发生了自我剪切，5`端的探针则只能结合在断裂下来的片段上，随着液体继续向吸收垫流动，T-line不会显现颜色。
我们甚至引入了基于核酸链置换反应（TMSD）的优化策略来进一步缩短检测时间，降低制作成本。通过在体外转录反应中引入一段和aptazyme内部序列互补的寡核苷酸，它将能够通过互补配对打开aptazyme原有的二级结构使之失去功能，因此完整的aptazyme序列得以在待测的靶标分子不存在的情况下被合成并保存。需要进行检测时，只需要加入与第一段寡核苷酸互补的另一端寡核苷酸将最初的寡核苷酸竞争下来，释放aptazyme，让它恢复正常构象，即可实现剪切活性的恢复。
DetectionBlitz相比于传统的检测方案，意味着更短的开发周期，更广的识别范围，更低的试纸条制备成本，更简单且不需要仪器设备的检测操作。
在赛季中，SJTU-BioX-Shanghai团队能够顺利完赛，离不开所有队员和老师的辛苦付出，也离不开来自世界各地的iGEMers的热情帮助。在与SJTU-Software、TUDelft、Tongji、LZU、Nanjing_NFLS、TJUSLS_China等队伍的相互合作。参赛队员们更收获了友谊，拓宽了视野，留下了精彩的回忆。
关于SJTU-BioX-Shanghai2021年参赛项目的更多详细资料请参考：
Wiki：https://2021.igem.org/Team:SJTU-BioX-Shanghai
Presentation video：https://video.igem.org/w/pd1CyAZxzFDSqguf8SFz2y
