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W&M iGEM团队解码细胞信号

当涉及到解决合成生物学前沿问题时，它需要一个团队。具体来说，它需要一个由11名威廉玛丽学院本科生组成的专门小组。学生们在过去的六个月里找到了一种多学科的方法 破解密码细胞如何解读信号。

威廉和玛丽iGEM团队——国际基因工程机器的首字母缩写——正准备连续第五年参加世界上最大的合成生物学比赛。来自世界各地主要研究机构的数百名学生团队将于10月24日在波士顿参加iGEM巨人大会。每个团队的项目都将在多方面的比赛中进行评判，获胜者将把所谓的科学世界杯带回家。

这是该大学之前获得的冠军头衔。William & 玛丽团队在2015年获得了iGEM大奖，去年获得了亚军，并且在他们参加的所有五项比赛中都获得了奖牌。今年，该团队的目标比在巨人大会上获胜更高。他们为细胞设计了一种信号转换器。一旦在佳博体育得到充分的测试，这项发明可能会对整个领域做出重大贡献，威廉玛丽大学的生物学校长玛格丽特·萨哈（Margaret Saha）说。

“今年的目标非常高，复杂，具有挑战性和高风险，”萨哈说，他在过去的五年里一直是该校iGEM团队的顾问。“我们并没有选择一个可靠的项目。对于所有的合成生物学来说，这将是非常重要的。”

萨哈解释说，在生物系统中，细胞通过一系列复杂的信号机制与彼此和环境进行交流。这些信号既有频率也有幅度，很像人类的语音或无线电波。虽然有时这种信号由闲聊或噪音组成，但更多时候，细胞信号会引发生理反应。今年的团队花了几个月的时间来设计解码这些信号的电路。

“问题是，合成生物学家并没有完全理解这些信号的语言，”萨哈说。“这种动态的、复杂的信号是合成生物学家没有接触过的，因为很难解释和解码这些信号。我们今年一个词的总体主题是‘解码’。”

该团队已经设计了一个文字解码器，团队负责人伊桑·琼斯说。解码器作为自然电路系统和合成电路系统之间的接口。他解释说，自然电路动态地存储信号信息，基于信号的强度如何随时间变化，而不是它们在单个特定时间点的强度。如果没有解码这些自然信号的方法，就像在不知道字母表之前就试图阅读一本书一样。

“这是自然系统所做的，因为它带来了很多复杂性和结构，”琼斯说，“但合成电路不是用来处理这些的。”合成生物学想要进入能够与自然系统相互作用的领域。例如，如果你想构建一个针对癌症的细胞，你必须能够读取细胞信号。你需要真正能够解释这些信息。”

iGEM项目倾向于促进协作和跨学科的工作，今年也不例外。该团队由生物学、数学、应用数学、计算机科学以及计算与应用数学与统计学（CAMS）专业的学生组成。除了琼斯，球队成员还有19岁的杰西卡·劳里、20岁的Tihn Son、21岁的Lillian Parr、21岁的Yashna Verma、21岁的Stephanie Do、21岁的Julia Urban、21岁的Adam Oliver、21岁的邹汉米、21岁的沈成武和21岁的方向义。

每个iGEM项目都在春季开始，学生团队共同决定他们希望从事的项目。琼斯解释说，今年的项目部分灵感来自去年的项目，即控制电路的速度。

琼斯说：“作为一个团体和一所学校，我们对这种基础知识感兴趣已经有一段时间了。“这是非常基础的，但也非常复杂。我们正在建立一种方法来获取细胞发出的基于时间的输入信号，将这些动态信息转化为合成电路用来处理的振幅信号。这里面有很多东西。”

除了项目本身，iGEM竞赛强烈鼓励每个团队将合成生物学背后的科学带到佳博体育之外，并进入他们的社区。劳里是该团队的公共宣传协调员。她说，她的服务对象是所有年龄段和人口统计数据，从养老院的居民到企业家、小学生和政府官员。她认为他们都是合成生物学未来的利益相关者。

“我们项目的最终目标不仅仅是说‘它有效’，”她说。“我们需要确保合成生物学项目得到实施。当涉及到实施时，你必须让一家公司接手这个项目，或者你可能需要政策转变——你需要让公众不害怕科学。”

尽管如此，劳里仍然希望能从比赛中带点什么回家。

“我已经累了很长一段时间了，”她笑着说，“所以我真的希望我们至少能获得一个奖项的提名。”如果我们不这样做，我的心会痛的。”

“但是很难知道会发生什么，”琼斯补充道。“最后，重要的是完成工作，而不是实际的最终结果。这个结果只是完成了工作的一个代表，我觉得我们已经完成了。”

萨哈表示同意。她说，真正的大奖在这个过程中。

“对我来说，科学才是最重要的，”萨哈说。“这是一个让学生们看到这个领域是多么美丽的机会。这就是机会。”