W&M队带着荣誉从iGEM比赛中归来
William & 玛丽的本科iGEM团队在iGEM Giant Jamboree（国际基因工程机器（iGEM）基金会的年度会议和颁奖典礼）上获得了金奖，并被提名为一个主要奖项。
威廉玛丽团队与来自世界各地的约6000名参赛者一起参加了今年的比赛。这所大学有iGEM成就的历史。William & 玛丽团队在2015年获得了iGEM大奖，并在2017年获得了亚军。
今年的William & 玛丽 iGEM项目也在Giant Jamboree上获得了评委们的高度赞扬。一位评委说：“我想承认你的作品是我今年看到的最具挑战性的项目之一。”另一位评委插话道：“我想说，这是一个非常棒的项目主题，并赞扬你们所有人试图解决这个领域的基本问题。”
2021年团队的领导者是23岁的艾弗里·布拉德利和22岁的Beteel Abu-Ageel，他们都是生物学专业的学生，布拉德利还辅修了CAMS——计算与应用数学与统计学。两人都是iGEM的老兵：这是布拉德利的第二次比赛，阿布-阿吉尔的第三次比赛。
“对于一群本科生来说，这是一个设计自己的研究项目并向来自世界各地的其他人展示项目的机会。”布拉德利说。“随着合成生物学领域真正从iGEM发展起来，想到我作为一名本科生，可以成为这一过程的一部分，站在一个新领域的前沿，我感到很惊讶。”
这项比赛被称为科学世界杯。团队花几个月的时间集思广益，研究和创建他们的项目，这通常涉及复杂遗传电路的构建以及广泛的数学建模。电路是由一组基因部分组成的——每一个基因部分都是一个DNA序列，编码具有特定功能的RNA或蛋白质。
“基因回路是一种由DNA构成的结构，可以用来改造生物体，并为它们提供新的功能，”阿布-阿吉尔说。
合成生物学本质上是跨学科的，2021年William & 玛丽 iGEM团队反映了这一点。其他团队成员和他们专注的领域包括贾斯汀·伯格（Justin Berg）， 24岁，未申报专业；Pinar Banu Caglayan， 23岁，主修神经科学，辅修CAMS；KC David ' 22，主修神经科学，辅修CAMS；Matt Dennen， 22岁，主修生物，辅修CAMS，辅修化学；朱莉娅·德伦南，24岁，主修生物和心理学；Ubaid Kazianga， 23岁，物理专业；Linda Ma， 22岁，应用数学和CAMS专业；阿拉娜·托马斯，24岁，生物专业。
教师顾问包括担任团队首席PI的生物学教授Margaret Saha，以及担任项目数学建模方面顾问的数学副教授Mainak Patel。
由10名成员组成的William & 玛丽团队在这个名为“正交性”的项目上花费了无数个小时和一年的大部分时间。在合成生物学的背景下，正交性是一个术语，用来描述一个基因回路，它的各个部分之间以及与宿主细胞之间没有意外的相互作用。正交性是合成生物学的一个指导原则。团队领导指出，如果没有对这些意外交互的正确理解，就无法确保在现实世界中实现电路的安全性。
“许多合成生物学应用涉及将外源DNA引入宿主细胞。通常，在某种程度上，你正在改变生物体的遗传物质，”阿布-阿吉尔解释说。“基因回路和宿主之间的意外相互作用可能会产生负面影响，不仅会影响回路的功能或效率，还会影响宿主本身的功能，从而影响它被设计放置的环境。”
尽管正交性对合成生物学很重要，布拉德利和阿布-阿吉尔说，科学文献低估了这个概念。结果是，基因回路经常被认为是正交的，而没有经过测试。他们解释说，今年W&M iGEM项目的一个目标是提高人们对合成生物学领域缺乏电路宿主正交性评估的认识。第二个目标是为合成生物学家设计一种新的、可广泛使用的方法来量化电路宿主正交性。
布拉德利说：“目前用于测量正交性的一些方法，如rna测序，非常昂贵，这使大多数研究人员无法评估其电路的正交性。”
她解释说，他们的团队设计了一个“传感器”电路系统，可以以比现有评估方法更低的成本测量电路的正交性。这些“传感器”电路能够量化电路与主机正交性的各个方面，例如主机资源的消耗和正交标记的产生。这些传感器的测量结果可以输入到两个数学模型中，从而对特定电路进行正交性评估。
“为了利用我们的项目评估正交性，iGEM团队和合成生物学家可以将我们的传感器电路之一引入细菌种群。然后，我们的传感器电路将产生荧光输出，这种荧光输出可以用一种被称为平板阅读器的仪器进行量化。”布拉德利说。“然后他们可以取另一个细菌群，并引入我们的传感器电路和一个额外的‘测试’电路，其正交性正在被测量。”
她接着解释说，比较两种种群产生的荧光水平可以确定测试电路对宿主功能的影响。
她说：“这些荧光输出可以转换为产生的荧光分子的数量，并插入我们团队设计的两个模型中，为测试电路产生正交性评估。”
该团队在iGEM巨人大会上向评审团展示了他们的项目。他们在正交性方面的工作受到好评。它是四个本科项目之一，被提名为iGEM的轨道奖之一：最佳基础推进项目。
Abu-Ageel解释说：“基础推进项目通过解决技术问题而不是直接解决现实世界的问题来努力改善该领域本身。”“然而，正交性评估对于所有其他合成生物学应用的实施至关重要，特别是那些直接解决现实问题的应用。”
这两位资深的iGEMers对他们的团队给予了很高的评价，他们在项目中投入了大量的时间。
布拉德利说：“每个人都对合成生物学领域充满热情，尤其是当我们为我们的项目进行头脑风暴时。”“由于合成生物学的应用范围如此之广，我们的团队很难决定一个项目的想法。每个人都有自己的想法，我们能够互相借鉴，创造出今年的项目。”
Saha同意这一观点，他曾在2014年William & 玛丽 iGEM团队的第一届iGEM比赛中担任顾问。
她说：“我很高兴这个团队愿意处理一个极具挑战性和困难的项目，一个需要发展多学科专业知识的项目。”“这个团队在这个项目上做得非常出色，这一点得到了我们在基础进步赛道上的提名。我对这个团队和他们的成就印象深刻。”
