東大學生“腸道消防員”科研項目獲得國際金獎

部分團隊成員合影。東北大學供圖

　　東北大學在校生團隊研發“腸道消防員”，可治療炎症性腸病，獲得了國際大獎。

　　近日，第十六屆國際遺傳工程機器設計競賽（iGEM）在美國波士頓閉幕。東北大學生命科學與健康學院生物工程專業2017級本科生包麗君、周心瑤、王銳、姜舒堯、劉逸寧、吳雙等組成的NEU-CHINA團隊，在國家級青年人才項目獲得者、生命科學與健康學院教授丁辰的指導下,以“工程化細菌緩解炎症性腸病並預防結直腸癌”為研究課題，一舉斬獲大賽金獎及最佳海報提名獎。

　　12月16日，記者採訪了NEU-CHINA團隊的成員，他們向記者講述了科研過程和參加大賽中遇到的難忘的事。

　　科研靈感源於生活中對健康的關注

　　隊長包麗君介紹，國際遺傳工程機器設計競賽（iGEM）由美國麻省理工學院（MIT）發起，是全球合成生物學領域的國際大學生頂級科技賽事，吸引了麻省理工學院、哈佛大學、耶魯大學、劍橋大學、牛津大學、斯坦福大學等世界頂尖學府在內的375支隊伍的4000多名大學生參與其中，各參賽團隊的研究成果受到Nature、Science、Scientific American、Economist等國際頂級學術雜誌廣泛關注。

　　“民以食為天，生活中諸多佳肴美饌誘得人大快朵頤，胃腸疾病多發，但人們更多的是關注胃病，腸道健康並不受重視。我們科研的靈感往往源於生活，我們團隊將目光鎖定於此。長久以來，歐美國家的炎症性腸病（IBD）發病率一直是醫學界關注的重點。近年來，中國患者數量也明顯增長。從目前的醫療條件來看，炎症性腸病治標不治本”。包麗君介紹，去年12月，團隊組建起來，開啟了夢想照進現實之路。

　　“我們組隊還有一個計劃，就是我們想用這個項目參加國際遺傳工程機器設計競賽（iGEM），這是我們學院一直鼓勵也支持參加的大賽，我們希望通過參加大賽得到鍛鍊，得到專業的指導和肯定。”

　　兩個月實驗無果後改變方案

　　對於這些年輕人來説，挑戰才剛剛開始。在項目的研發上，她們首先考慮的是如何緩解炎症性腸病？團隊成員陷入深思，多番難題接踵而至。分方向搜索相關文獻，經細緻篩查，白細胞介素10跳入眼簾。

　　白細胞介素10是人體中不可活或缺的細胞因子，在免疫細胞成熟、活化、增殖和免疫調節等一系列過程中均發揮重要作用，此外，它們還參與機體的多種生理及病理反應。為此，他們以白細胞介素10為方案核心，利用合成生物學的方法研發一種源於健康人體內的工程菌，以分泌多種藥物來緩解炎症性腸病患者腸道中的失調性炎症，在幫助患者緩解病痛的同時，還可預防炎症性腸病惡化引發的結直腸癌等疾病。

　　在和指導教師探討後，他們設計了完整的實驗方案。包麗君和同伴們就一頭扎進實驗室，開始了漫長的“實驗之旅”。

　　生命科學是嚴謹、細緻、不容有失的，除了悉心鑽研理論外，親自動手實驗必不可少。“我們的方案設計中，需要讓一種外分泌蛋白表達，但很難實現，這個實驗做了兩個月都沒有結果。”隊員吳雙説。一次次重復、一次次失敗，最終他們決定改變方案——轉為胞內表達。

　　爭分奪秒實驗 團隊養成6點起床習慣

　　包麗君説，生物系統的精密和複雜程度讓人咋舌，很多實驗理論上可行，但在實際操作中不一定會有預期效果。這極大考驗了團隊成員的心理承受能力。

　　團隊成員王銳回憶，在實驗室裏熬過的日夜，疲憊、苦澀，而更多的是堅持和認真後縈繞心間的驕傲。“為了解細菌的生長曲線，需16個小時不間斷記錄實驗數據。那天，我整晚都沒睡覺，每隔30分鐘記錄一次，完成時天已經亮了。”實驗室裏沒有晝夜之分，忘了吃飯也是常事。每天清晨，他們無需鬧鐘，早已養成了6點準時起床的生物鐘。

　　淩晨3時，東北大學渾南校區生命學館的一間實驗室燈火通明，年輕的身影在離心管和培養皿間穿梭。團隊成員正在為最後一組實驗數據忙碌著。參加比賽需要提交的結果即將截止，團隊覺得有一個結果還不太完美，他們抓住最後的時間，去重新做一次實驗。大家相信，不斷的努力和付出才會換來實驗的成功和最終的肯定。

　　而這場戰役似乎從他們一絲不茍、不言放棄的那一刻開始，就註定會走向勝利。團隊成員用那本百餘頁近三萬字的全英文結題報告證明了所有的努力都是值得的。

　　比賽前遇突發情況 連夜彌補

　　萬事俱備，10月末，團隊成員躊躇滿志地踏上了行程。“如果説之前所有都是為拿到決賽的入場券，那真正的磨難從我們踏上飛機的那一刻才開始。” 因為沒有及時購買直飛美國的機票，他們經歷了20多個小時的奔波勞碌才到達酒店。讓他們始料不及的是，有一個展示視頻竟然在比賽前一天無法正常播放。

　　“當時本來是做好了最壞的打算：如果視頻播不出，我們就用口述來描述視頻要展示的內容，所以我們直接兵分兩路：口語好的立刻擬稿準備演示；計算機好的，立刻找原因以及聯繫國內做視頻的同學，看看是不是格式的問題。

　　包麗君回憶，當時大家心裏都有點慌亂，怕付出的努力不能得到最好的展示，“但都一直盡力做好自己的本職工作，老師也一直幫我們緩解緊張的氣氛，好在大家及時調整了心態。”

　　在當晚，團隊成員拖著疲憊的身體，又重新補做了一個展示視頻。第二天，當六人用流利的英語向評委展示項目研究成果時，所有的辛苦都在那一刻得到了最欣慰的回報。

　　“腸道消防員”贏得金獎

　　最終，項目得到了國際遺傳工程機器設計競賽金獎。組委會及大賽評委對項目給予了肯定和讚賞：深入的思考和大量的實驗數據，呈現了一種用免疫療法和腸道菌群相結合的治療方式，為解決目前結腸炎耐藥性、易反復的問題提供了新的藥物研發方案。更有評委將其研究比喻為“腸道消防員”，消炎的過程就像滅火，消炎的同時還能有效遏制其向更嚴重的方向發展，預防結直腸癌，標本兼治。

　　對於這個項目的下一步計劃，包麗君介紹，會嘗試在小白鼠身上進行進一步的實驗，希望未來，項目可以最終運用到實際的疾病預防中去。

　　東北大學相關負責人介紹，今年是東北大學參加國際遺傳工程機器設計竟賽的第四年，共捧回3金1銀1銅的好成績，也有越來越多的學生在這一歷練後走進耶魯大學、加州大學伯克利分校、清華大學、北京大學等國內外一流學府。東北大學也希望通過紮實的人才培養和務實的科研訓練，以及由此培養和形成學生創新態度、吃苦精神、執行能力和合作精神。

　　正如指導老師丁辰所説：“我只是一個跳高教練，讓學生們意識到自己到底能跳多高。在本科教學過程中，學生很難接觸到‘科研’，但我們會把一個完整的項目交給本科生去做。希望他們能在這一過程中，學會團結協作，挖掘自身潛力，在世界舞臺上展示自我，為明日成為傑出科學家創造機遇。”（ 記者 朱柏玲）