南湖新闻网讯(通讯员 杨文韬 康凡)巴黎当地时间10月31日晚6时,2025年国际遗传工程机器设计大赛(International Genetically Engineered Machine Competition,iGEM)在法国巴黎国际会展中心落下帷幕。华中农业大学iGEM团队(HZAU-China)从全球421支参赛队伍中脱颖而出荣获金奖,这是我校自2013年参赛以来第十次斩获该赛事金奖。团队同时获得“最佳新基础元件”(Best New Basic Part)和“最佳治疗项目”(Best Therapeutics Project)提名。

我校iGEM团队项目界面(生命科学技术学院 供图)
我校iGEM团队由来自6个学院的25名同学组成,本年度参赛项目名为“HemorrEaser”,旨在为痔病治疗提供创新解决方案。项目运用合成生物学方法设计了一套精密基因线路,并据此构建了一款工程菌。该工程菌能通过抑制病灶组织异常血管增生来发挥作用,且与健康饮食模式产生协同增效。此外,团队还专门设计了适用于孕妇等特殊人群的痔病缓解药物,体现了团队的人文关怀。
该项目的灵感源于团队内部的集体头脑风暴。尽管最初提及“痔病”这一主题时略带玩笑色彩,但在进行了广泛而深入的文献与市场调研后,团队成员的态度发生了根本转变。他们发现,现有疗法存在明显局限:手术伴随痛苦,药物疗效往往不佳。更值得注意的是,中国约有50%的人口受此问题困扰,而社会层面的“污名化”等因素却导致相关基础研究投入不足。正是这一巨大的临床需求与社会需求之间的反差,激发了团队的社会责任感与科学兴趣,从而决心投身于此项研究。
确定研究方向后,团队通过大量文献研读,并对专家、医生及患者等多方利益相关者进行访谈,在此基础上对技术路线进行多轮迭代,最终选定安全性得到广泛验证的大肠杆菌Nissle 1917作为工程菌的“底盘”。该工程菌的核心作用机制是靶向痔病发生中的关键“缺氧诱导通路”,其设计包含双重策略:其一,表达抗血管内皮生长因子(VEGF)的纳米抗体,以抑制VEGF在缺氧环境下的信号活性,阻断异常血管生成;其二,利用细菌自身产生的细胞外囊泡(OMV)递送一种蛋白降解分子(bioPROTAC),在转录层面精准降解缺氧诱导因子HIF-1α,从根源上调控病理过程。除了直接干预病理,团队还创新性地提出“药食协作”理念。他们引入“核糖开关”的分子设计,使药物功效与特定健康饮食成分关联,从而激励患者养成良好饮食习惯,从生活方式上降低复发风险。为满足孕妇等用药受限人群的需求,团队另行开发了以外用为主、主打抗炎功能的缓释剂型,体现了方案设计的包容性与实用性。

团队设计的回路核心模块(iGEM团队 供图)
在项目执行阶段,团队综合运用人工理性设计与RFdiffusion等AI工具结合分子对接、实验验证等方法,在干实验和湿实验两个层面完成了回路中关键蛋白质的设计与功能验证。为拓展“药食协作”的应用边界,他们还开发了一款能够根据目标化合物自动生成RNA适配体序列的程序,Mol2Aptamer。在实验验证方面,为证实工程化外膜囊泡(OMV)的靶向递送能力,团队进行了大量探索,由于囊泡实验本身难度极高,他们不得不对实验方案进行多轮迭代,最终在答辩开始前半小时成功获取了关键数据,为项目提供了决定性证据。此外,团队还并行完成了调控回路的搭建与表征、内容丰富的“Human Practice(社会实践)”活动、复杂的数学建模以及比赛所需的网页搭建等多项工作,多维立体呈现参赛项目。
参赛队员抵达巴黎后,立即投入到紧张的演练中,积极主动与全球各地的参赛队伍广泛交流,汲取灵感。在答辩现场,他们用专业流利的英语对项目进行了清晰准确的阐述,周密的逻辑、项目成果的创新性和完成度赢得了评委的高度认可,也获得了同行团队的一致称赞,充分展现了我校学子的全球胜任力。

团队在参赛时向其他参赛队伍介绍团队成果(iGEM团队 供图)

团队成员在法国巴黎颁奖仪式后的合影(生命科学技术学院 供图)
在项目的探索过程中,团队指导老师马彬广、何进、魏雪团、周志鹏、徐曙彤和颜彦老师倾注了大量心血,外语学院专门组织了教师团队(胡素芬、翟卉婷、刘丽亚、陈晓彤)对项目答辩作了礼仪、学术英语表达的专项指导,吴珊玉老师和信息学院2022级本科生申瑞辰同学为项目和团队管理、实验室管理等提供了许多有益的建议。此外刘三明老师和武汉市第八医院徐跃军医生等也给予了团队宝贵的帮助。
据悉,iGEM大赛由美国麻省理工学院于2003年发起创办,是前沿交叉科学—合成生物学领域顶级的科技赛事,已成为全球青少年学术交流与科技创新的平台。参赛队伍需要利用合成生物学的手段设计和重构人工生物组件和系统来解决实际问题,并通过数学模型验证及人类实践活动证明项目的可行性。该大赛赛况和研究成果每年都受到《科学》(Science)、《自然》(Nature)等学术杂志以及BBC英国等媒体广播公司等媒体的广泛关注和专题报道,具有广泛的国际影响力。本次大赛吸引了包括剑桥大学、康奈尔大学、耶鲁大学、多伦多大学在内的421所高校参加,其中257所大学斩获金奖。
附:2025年HZAU-China队员名单
2025年HZAU-China队员名单
(按姓氏拼音首字母排列)
队长:李沐阳、杨文韬
实验组:成佳音 程雅绮、杜昭旸、贺彬彬、冯楠舒、龚雨帆、王鈺翔、谢铭宇、薛正赫、杨文韬
建模组:陈韬、高翔、石钟玉、涂楚仪、燕飞宇、叶雨萌、曾顺瑶
人类实践组:陈逸航、李沐阳、张馨月
网页美工组:汪可欣、王诗语、王睿佳、俞卓远、周楚绚
审核:刘莉