你如何控制基因电路的速度？W&M的iGEM团队知道
iGEM项目是21世纪如何开展科学研究的一个很好的例子——基于团队的、多学科的、定量的和专注于解决困难问题的方法。
iGEM是关于合成生物学的。这是国际基因工程机器的缩写。iGEM每年都会举办世界上最大的合成生物学竞赛。来自世界主要研究机构的数百名学生团队正在为11月9日至13日在波士顿举行的iGEM大聚会做准备。每个团队的合成生物学作品将在多方面的竞赛中进行评判。
2015年，威廉和玛丽团队赢得了iGEM大奖，把一些人所谓的科学世界杯带回家。2017年的团队在iGEM项目上完成了几个月的工作，他们认为这个项目将具有竞争力——更重要的是，有用。
这是该大学连续第四年派出一支队伍参加波士顿的大Jamboree。玛格丽特·萨哈，校长生物学教授，四年来一直是这个团队的顾问。她说，William & 玛丽团队的表现非常出色，吸引了大量观众。
萨哈说：“第一年，我们还没有参加Jamboree，就获得了铜牌。”“当然，第二年我们就获得了大奖。去年，我们进入了最佳海报的最后三名，我们进入了最佳基础推进的最后三名——我们获得了金牌。我们的记录相当惊人。”
的2017人团队有两名2016年的学员回国，萨哈说：“他们都是无价的。”这两名老兵分别是19岁的队长伊森·琼斯（Ethan Jones）和19岁的卡兰·莫内特（Callan Monette），前者主修计算和应用数学与统计学（CAMS）以及生物学，后者主修神经科学和CAMS。
其他团队成员和他们的专业包括：神经科学专业的Sejal Dhawan；Theresa Gibney， 18岁，生物学专业；Christine Li ' 20，生物学；约翰·刘19岁，数学；Alyssa Luz-Ricca ' 20，神经科学；西达“雪松”任' 20，计算机科学/数学；郑茜茜[20]，生物学。
iGEM项目是协作和跨学科的，需要来自包括但不限于生物学、数学、化学和工程等领域的贡献。
萨哈说，每个iGEM项目都在春季开始，学生团队共同决定他们想要从事的项目。iGEM是一个开放的挑战，合成生物学领域有几乎无限的前沿探索。所以每个小组的第一个任务是找出一个项目。
“在春天，每个人都有想法。我们讨论这些想法并缩小范围。一个项目通常会出现。”“它本身甚至不需要投票。当我们讨论项目想法时，一个人就会上升到顶部。最重要的是，讨论是由学生主导的。”
每个iGEM团队都会收到一个生物砖的入门套件，这是一种可以组装成生物电路的生物分子组件，就像电气工程师将电阻、二极管等组装成电路一样。
“当我们谈论合成生物学或生物工程时，我们确实喜欢将其与电子电路进行比较，因为这才是生物工程的真正意义所在，”Monette说。“这是关于把这些生物部分结合在一起，我们可以用工程思维创造新的应用。”
她解释说，该团队将iGEM生物积木中包含的基因的生物回路放在一起。这个想法是设计一个合成链来产生期望的输出。
“电路是由多组基因组成的。“基因是DNA的一个片段，专门编码一种蛋白质，”莫内特说，并补充说，这种蛋白质编码被称为基因表达。“蛋白质是一组非常多样化的分子，在细胞中起着各种不同的作用。”
春季项目选择过程产生了一个具有挑战性和潜在价值的项目理念：找到一种控制基因表达速度的方法。
琼斯说：“你可以从名字上猜到，它与电路的工作速度有关。”“没有容易、简单、可预测的方法来改变基因回路的速度。我们正在研究一种方法，允许团队改变他们想要构建的任何基因或电路的速度。我们希望这对人们来说真的很容易做到。”
他说，这个想法是利用蛋白质降解——分解成组成氨基酸——作为控制电路速度的一种手段。正如在许多合成生物学项目中一样，它有相当大的计算方面——非常“生物数学”，正如该团队所说，它做出了数学、CAMS和计算机科学专业的最大贡献。他们对电路的数学分析所具有的预测性为特定的速度控制解决方案指明了方向。
“为了调节速度，你必须——你必须——改变基因回路中特定蛋白质的降解速度，”琼斯说。“利用这一特性，我们正在开发一个零件库——一个基于组件的工具包——它可以让任何团队从根本上改变他们的遗传速度。”
琼斯解释说，iGEM的精神鼓励团队在早期工作的基础上开展项目，同时也创造出一些东西，供未来的合成生物学家用作下一阶段的基础。
“这不仅符合iGEM和William & 玛丽的目标，也符合科学应该如何运作，”他说。
除了项目本身，iGEM竞赛还强烈鼓励每个团队将合成生物学的福音传播到他们的佳博体育和机构之外。2017年的团队在Alyssa Luz-Ricca有一个专门的外联主席。
“这种做法非常有效。Alyssa太棒了，”Saha说。外展活动包括安排一些州和美国官员参观佳博体育。
Luz-Ricca还领导了一个由William & 玛丽科学家主持的演讲系列。通过外展计划，许多当地女童子军被介绍到合成生物学的奇迹和可能性，在州参议员蒙蒂·梅森的帮助下，与当地教师建立了许多重要的合作关系。1989年毕业于威廉与玛丽学院的梅森宣称自己是这支球队的粉丝，并说他对这支球队的外联部分印象特别深刻。
梅森说：“这群学生的创新成果不仅在内容上令人印象深刻，而且应该受到赞扬，因为他们的更大目标是让未来的学生接触到他们的现代研究。”“威廉玛丽iGEM团队不仅做了研究，而且在后续推广方面做了额外的努力，以进一步扩大他们的影响。这就是团队努力的样子，我期待着看到他们为未来所做的一切。”
工程速度需要大量的时间，这是一个不可避免的事实。萨哈谈到，团队成员在夏季的项目中工作了12、14和18个小时。这支队伍从春天就开始工作了，11月的盛会比其他年份要晚——通常比赛在9月举行。她说，额外的时间来完善这个项目是一个好处，但也有相当大的缺点。
“所有这些学生都是全日制学生，他们都有非常困难、具有挑战性的课程。而且这个项目并没有在上课时停止。所以他们真的在iGEM上平衡了所有的课程，”萨哈说。
她说，该团队正在以一学期的课程“合成生物学研究”的形式获得学分。萨哈补充说，研究小组在波士顿公布研究结果后，这项工作不会结束。
她说：“我们的目标不是致力于一个项目，然后看着它在一次大会后消失，而是通过从有趣的方面着手，并在论文中取得成果，使其更具可持续性。”“这发生在去年，当时一篇论文正在撰写中，我相信这个绝对杰出的团队会让这种情况再次发生。”