iGEM大奖：努力把握“他们所取得成就的重要性”
一个由威廉玛丽学院学生组成的跨学科团队将合成生物学领域最大的奖项之一带回了家，这一荣誉被称为科学世界杯。
在9月24日至28日在波士顿举行的iGEM Grand Jamboree上，八人小组获得了本科生组的大奖。来自五大洲的250多支队伍参加了比赛，威廉玛丽是决赛中唯一的北美参赛队伍。
比赛评委之一马库斯·格沙特（Markus Gershater）写道：“要清楚他们所取得的成就的重要性：他们从259个团队中脱颖而出，这些团队都是世界上最具活力、最勤奋的学生。”“作为一支相对较小的团队，他们甚至击败了像海德堡这样拥有大量支持和资源的大型团队（大约20名团队成员）的资源丰富的团队。最终，威廉和玛丽团队所做的优雅工作获得了胜利，这可能是未来合成生物学如何开展的一个小而基础的部分。”
William & 玛丽公司总裁Taylor Reveley对iGEM团队的胜利表示祝贺。
“这太壮观了，”雷维里说。“我们iGEM团队的胜利是一个传奇。它反映了威廉与玛丽学院最近进行的非凡研究，也清楚地表明，我们的本科生在这方面有着惊人的影响力。”
对科学的实际贡献
像所有其他竞争者一样，这个团队从一个生物组件的入门套件开始，并负责创建一个独特的生物工程项目。iGEM的另一位评委Jacob Beal承认William & 玛丽项目对科学做出了实际贡献。
他在推特上写道：“为了进行安全可靠的生物工程，我们需要行为可预测的细胞。”“W&M iGEM正在帮助衡量可预测性。”
获奖团队整个夏天都在生物学教授玛格丽特·萨哈（Margaret Saha）和生物学客座助理教授威廉·布赫瑟（William Buchser）的指导下完成了他们的项目。
这是一个学术多元化的小组，由16岁的安德鲁·哈勒兰（Andrew Halleran）和17岁的卡罗琳·戈利诺（Caroline Golino）领导，他主修数学生物学和生物学的双学位，主修计算机科学。这个团队还包括17岁的数学专业学生约翰·马尔肯（John Marken）；Elli Cryan ' 18，数学生物学；泰勒·雅各布斯16岁，化学和生物；Michael LeFew ' 16，数学生物学；Joe Maniaci， 18岁，化学专业；以及Panya Vij ' 17，神经科学和计算机科学。
该项目名为“基于启动子的转录噪声测量在基因网络设计中的应用”。其基本思想是表征基因表达的可变性，即将存储在DNA中的信息转化为细胞中功能性产物的过程。
“没有任何生物过程每次都以完全相同的方式发生。问题是它有多大的不同。”
遗传信息转录的变化被称为随机性或噪音。生物过程不能被期望是完全精确的，但是可靠的工程要求它们的精确程度必须被量化。理解转录噪声是生物工程的一个重要方面，合成生物学提供了许多工具来做到这一点。
“今天的生物学是跨学科的，”萨哈说。“合成生物学处于生物学、医学、神经科学、数学、工程等广泛领域的前沿。”
在大聚会之后的几天里，讨论提出了一些原因，使威廉和玛丽项目脱颖而出的评委。Halleran说，项目的选择是William & 玛丽与其他团队不同的一个方面。
他说：“今年，很多团队建立了复杂的基因网络，做了一些令人兴奋的事情，但我们希望做的是奠定基础，让他们能够在未来做更多、更大、更复杂的基因网络。”
不华丽，但很重要
事实上，许多iGEM专家似乎更喜欢威廉和玛丽的概念，即一个科学做得好的项目，而不是一个可能更浮华，但实际影响更小的项目。
“这不是一个浮华的项目，但它是一个重要的项目，”戈利诺解释说。“我最喜欢的一件事是，另一所学校在推特上对我们说，‘哇。William & 玛丽的展示是我们所见过的最谦虚、最彻底的。’我认为这说明了一切：我们让项目自己说话。”
格沙特是英国生物工程公司Synthace的首席科学官，他解释说，威廉和玛丽项目为一些生物分子部分的测量、表征和量化奠定了重要的基础。他说，在科学家开始对生物系统进行有用和有益的重新编程之前，对生物成分的这种基本了解是必要的。
格沙特在一封来自伦敦的电子邮件中写道：“威廉和玛丽团队对一类基本的基因部分进行了非常优雅、深思熟虑的表征，测量了这些部分输出的基本可变性（它们功能中固有的噪音）。”“这项工作很可能成为iGEM团队未来如何描述和使用这些部件的基石之一，从而带来更强大、更可靠的生物设计。”
部落队还赢得了其他三项荣誉
除了大奖外，该团队还获得了最佳测量项目，最佳教育和公众参与以及最佳演讲等荣誉。
Halleran、Marken和Vij负责在舞台上展示这个项目。他们解释说，为了在20分钟的会议限制内完成演示，他们需要反复排练，最终达到了一致的19分30秒。哈勒兰说，当他们在周一被告知他们的报告被评为前三名，并被要求再做一次报告时，他们感到很惊讶。当着3000到4000人的面。150位iGEM评委都出席了。大约20分钟后。
颁奖三人组退到货运电梯里，进行了激烈的木材脱落，然后再次上台，这次是为了获得奖项。哈勒兰说，他认为威廉与玛丽事务所的展示有两个优势。他说，第一个目标是让普通观众能够接触到这些内容。第二个优势是展示了他们项目的生物学和数学方面的相互关系。
“很多谈话似乎都是脱节的；他们谈论‘这个生物学的东西’和‘这个数学的东西’，这是不对的——这两者同时起作用，”哈勒兰说。“我认为我们做得很好，说明了为什么我们需要数学，数学允许我们做什么，以及它允许我们从生物学上解释什么。”
最佳教育和公众参与项目奖是基于一个雄心勃勃的人类实践组成部分，包括邀请当地女童子军进入佳博体育，获得合成生物学活动徽章，与其他iGEM团队进行笔友项目，最重要的是，为年轻科学家提供合成生物学课程。Cryan和Vij领导了合成生物学课程的倡议。
所有这些科学，再加上K-12的合成生物学课程
“与公众的沟通是iGEM的一个组成部分，”Cryan说，因此团队被鼓励找到让公众理解合成生物学的方法。
“鉴于合成生物学是一门新科学，许多公众都对其潜在的后果感到恐惧，”Vij指出，并解释说，对该领域的正确理解不会让非理性和不合理的恐惧滋生。
他们的课程已经引起了K-12教育工作者的兴趣。这也给iGEM的评委留下了深刻的印象。
“W&M iGEM创建了一个合成生物学课程，清晰、有趣、负担得起，并且可以达到一年级的水平，”iGEM评委Beal发推文说，他是雷神BBN技术公司的科学家。他的同事格沙特法官赞同合成生物学课程的价值，称其为“合成生物学概念如何在学校教授的急需和潜在的变革课程”。
团队的多学科组成促使William & 玛丽追求Golino所描述的“非常生物生物学”的项目。
Golino说：“当你和一群非常多样化的人一起工作时，他们都在研究同样的问题，但他们来自不同的背景，你会得到很多不同的方法。”“我花了很多时间来确保项目设计、实验设计一切顺利。约翰是数学专业的，他花了大量的时间在我们项目的建模方面。”
该团队认为，由Marken领导的数学建模方面对项目的成功起了重要作用。“这是这个项目真正独特的一面，”萨哈说。“这与我们威廉玛丽从跨学科的角度看待事物的方式非常吻合。”
萨哈说，研究小组的跨学科组成反映了生物学在研究中纳入其他学科的日益增长的趋势。“很多生物学家认为这完全是生物学的问题，”她说。“不是。”
“有很多非常有趣的研究不能仅仅由生物学家、计算机科学家或数学家来解决。让学生为做这样的研究做好准备的唯一方法就是做这样的研究，”哈勒兰说。
好的科学需要时间
获得这样一个奖项的研究需要在佳博体育里花很长时间。整个夏天，该团队的七名成员都在这个项目上全职工作。在化学佳博体育工作了一天之后，第八名成员于下午加入了iGEM团队。“全职，”萨哈说，一开始每周工作40个小时，很多时候会有60或70个小时的阵风。
“教育工作者谈论‘主动学习’，”萨哈说。“这个项目是主动学习的缩影。如果他们遇到问题——他们每天都有很多问题，有时是生物学问题，有时是数学问题，有时是编码问题——他们就会去深入阅读文献，并通过实践来学习解决问题。”
大多数团队成员都有在威廉与玛丽科学家佳博体育从事研究的经验，但Halleran和Golino说，学生驱动的性质将iGEM与教师指导的研究项目区分开来。
“我们想出了一个项目的想法。我们决定如何实现它。当然，我们得到萨哈博士的指导，但实际上我们决定自己的命运。”“我们在驾驶这艘船。我们所有的成功和失败，都是我们自己的。所以这与接到一个项目并被告知‘试着解决这个问题’是完全不同的体验。”
威廉和玛丽获得了大学部的大奖。还有一个研究生部，仅限24岁以上的参与者参加。荷兰代尔夫特理工大学获得大学部大奖。
大学生亚军分别来自捷克国家队和德国海德堡队。来自以色列本-古里安大学的大学部代表队获得亚军，来自台湾台北的代表队获得中学部冠军。
入门工具包：想想生物乐高积木
参加iGEM比赛的280支队伍每支都收到了一套相同的入门套件。我们不可能不把这个概念比作一盒玩具积木。
Golino说：“乐高是一个非常常见的比喻，iGEM自己也在使用它。
哈勒兰补充说：“每个单独的部分都被称为生物砖。”“我们的想法是，你把你的生物砖拼凑在一起，建造一个更大的结构。建筑和工程的隐喻就在那里。”
许多单独的生物砖是具有特定功能的基因或其他DNA序列，因此生物工程师为它们赋予了功能名称，如启动子、报告子、核糖体结合位点等。
他们补充说，每年的入门套件都在扩大，将以前iGEM比赛中特别有用的产品作为新的生物砖纳入其中。今年的入门工具包包括五个佳博体育盘子。每块板有384个孔；每口井都有不同的部分，也就是生物砖。其他组件使入门套件中的生物砖数量达到2000个左右。
一旦收集的生物积木在手，学生们坐下来，找出他们想要用他们收集的生物乐高积木做什么。学生参与的程度使iGEM不同于其他佳博体育体验。
萨哈解释说：“iGEM希望这个项目以学生为导向。“团队顾问的目标是尽可能少地投入。”
该项目得到了该大学若干办公室的财政支持。尽管这个项目是由学生们构思和执行的，但iGEM团队还是利用了Saha、Buchser和威廉玛丽学院的其他教师为他们提供后勤和技术支持，以及指导、建议和鼓励。其他贡献的生物系成员有Eric Bradley， Mark Forsyth， Oliver Kerscher和Beverly Sher还有化学系的Douglas Young。该大学应用科学系的格雷格·史密斯（Greg Smith）和利亚·肖（Leah Shaw）为数学建模提供了意见。
iGEM——国际基因工程机器（iGEM）基金会——于2003年1月作为麻省理工学院的一门独立学习课程开始，学生们在那里开发生物设备，使细胞眨眼。此后，iGEM从麻省理工学院分离出来，每年夏天举办iGEM竞赛，从2004年的5支队伍发展到今年来自30多个国家的250多支队伍。
萨哈说：“如果iGEM能成为所有本科教学佳博体育的典范，那就太好了。”