北京时间11月6日晚，2023年合成生物学领域国际顶尖赛事——国际基因工程机器大赛（International Genetically Engineered Machine Competition，以下简称为iGEM）落下帷幕。共有来自麻省理工学院、牛津大学、耶鲁大学、清华大学、北京大学、上海交通大学等国内外知名学府的400余支顶尖队伍参赛。上海交通大学代表队SJTU-BioX-Shanghai延续了以往在此项竞赛中的优异表现，凭借项目“The MONCKIE King”蝉联金牌，再一次展现了交大学子的实力和风采！
SJTU-BioX-Shanghai团队由贺林院士领衔，马钢副研究员、胥川副研究员、王毓舒老师指导，团队成员由来自生命科学技术学院的杨祯熙、江向海、李雨婷、涂然、于子骞、孙浩成、张思瑶、郑雅文，致远学院张可昕、皮家豪、李宣仪，医学院迪拉外尔，生物医学工程学院田钰栋、林成杰，设计学院谢雯妍、郭蓁蓁、戴淑妍、钱思易，共18名本科生组成。2022年团队队长闫奕潇，2021年团队队员朱子健，博士生王晓晴等担任技术顾问。
今年，SJTU-BioX-Shanghai团队将目光投向重金属污染的生物修复。重金属污染对全球饮用水与农产品安全造成了巨大的威胁。目前对于重金属污染的治理方案通常聚焦于工厂生产废水处理与应急处置，处理对象为封闭体系内的高浓度重金属溶液，处理方法为物理或化学方法，耗能大且难以应用于自然环境。然而，由历史污染残留或自然污染引起的低浓度重金属污染水体会通过水循环进入人类生产生活，且重金属离子通过食物网的富集作用最终对人体产生毒性。因此，在自然水体中的重金属离子原位去除对人类饮用水和农业渔业生产安全有着至关重要的作用。
为了达到上述目标，SJTU-BioX-Shanghai创新性地将细菌外膜囊泡（Outer Membrane Vesicles, 后简称OMV）应用在重金属去除。OMV是一种由革兰氏阴性细菌外膜自然产生的脂质囊泡，其组成成分与外膜类似，可用于表面展示目标蛋白。利用外膜锚定蛋白将重金属结合蛋白展示在OMV表面，即可使OMV具备结合重金属离子的功能。
而后，SJTU-BioX-Shanghai设计了使OMV聚集的交联模块。SpyCatcher和SpyTag是一对高效的蛋白接头，两者接近时能自发形成异肽键，从而形成相互交联的蛋白复合体。当仅展示SpyCatcher的OMV和仅展示SpyTag的两种OMV在溶液中混合时，能够相互连接，形成较大体积的聚集体，便于最终的收集与去除。
SJTU-BioX-Shanghai还在重金属结合蛋白的外端融合了His-tag，使OMV能够被镍珠或镍网结合，从而完成对OMV聚集体的捕获收集。
为了整合并优化OMV的培养、金属结合反应、交联反应与收集过程，SJTU-BioX-Shanghai设计了三合一硬件。其中，培养舱作为OMV工厂，承载了工程菌培养与OMV存储的功能；反应室及其中的螺旋桨促进了OMV与金属离子的结合与OMV间的混合交联；收集模块内置多层镍网，尽可能多地捕获OMV聚集体，并可定期更换，实现重金属离子与自然环境的彻底分离。
相比于传统的重金属清除体系, the MONCKIE King真正实现了低浓度重金属离子在自然环境中的原位收集与去除，为重金属历史污染水域等生态系统的生物修复提出了具有开创性的解决方案。在iGEM Grand Jamboree展会中，项目也获得了来自专业重金属清除公司的认可。
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参赛者的热情帮助。在与SJTU-Software、IIT Delhi、XJTLU-CHINA、EPFL、iGEM McGill等队伍的相互合作中，参赛队员们收获了友谊，拓宽了视野，留下了精彩的回忆。更多项目细节请见https://2023.igem.wiki/sjtu-biox-shanghai.
