威廉玛丽准备捍卫其2015年iGEM冠军头衔
William & 玛丽的iGEM团队知道自己的任务艰巨，所以他们一直在努力完成2016年的项目。队长约翰·马尔肯暗示了即将到来的事情：“这将比去年更大，”马尔肯说。“大得多，大得多。”
考虑到去年iGEM团队从“科学世界杯”（每年由国际基因工程机器（iGEM）基金会举办的大型盛会）中获得大奖，这是一个艰巨的任务。
威廉玛丽iGEM将在今年10月27日至31日在波士顿举行的Jamboree上捍卫世界冠军头衔。William & 玛丽 2015年的项目与来自世界上最大、最具影响力的研究型大学的团队竞争，其中包括德国海德堡大学（Heidelberg University），该大学正试图获得iGEM三连冠。
今年的卫冕团队包括数学专业的马尔肯；卡伦·克利夫顿，18岁，主修生物学、计算和应用数学与统计学（CAMS）；Christine Gao ' 17，生物学/CAMS；伊桑·琼斯（Ethan Jones） 19岁，未申报，但倾向于生物学“或许还有其他专业”；Likhitha Kolla ' 18，生物/化学；Joe Maniaci ' 18，化学/CAMS；约翰·米切尔19岁，物理学“很可能还有数学”；Callan Monette 19岁，计划申报神经科学，可能还有CAMS；亚当·赖斯18岁；生物学/摄像头。
2016年的球队拥有坚实的iGEM老将核心。Marken和Maniaci都是2015年获得大奖的团队成员，Gao参加了2014年的比赛。去年的联合队长安迪·哈勒兰（Andy Halleran）今年夏天回来担任顾问，生物学校长玛格丽特·萨哈（Margaret Saha）教授是该团队的首席教师导师，自2014年成立以来一直如此。
萨哈说：“2015年的团队通过努力工作、创造性思维和一个出色的项目理念，取得了真正非凡的成就。”
竞争激烈的大学合成生物学领域可能看起来很模糊，但竞争异常激烈。去年秋天，威廉玛丽的团队在波士顿加入了其他259个团队，代表了一个国际知名的大研究机构。来自各大洲的机构都参加了比赛，包括日本的东京工业大学、以色列的以色列理工大学、英国的剑桥大学和加州大学洛杉矶分校。
总部位于伦敦的生物工程公司Synthace Ltd.的首席科学官马库斯·格沙特（Markus Gershater）是2015年iGEM竞赛的评委。在2015年William & 玛丽获得大奖后，Gershater对该领域和iGEM在其中的作用进行了解释。
“合成生物学正试图为生物系统带来工程学的严谨性和可预测性。这意味着我们需要对生物功能高度动态的纳米级世界有复杂的看法，我们需要对这些功能进行测量、表征和量化。”Gershater说。“一旦我们很好地描述了生物部分，那么重新编程生物系统以发挥有用的、改变世界的功能的过程将更加迅速和有力。通过这种方式，测量这些部件的不同特性是该领域试图实现的一切的基础。”
iGEM是关于Gershater提到的生物部分的表征和理解。团队从相同的生物砖套件开始，这些部件是从iGEM的生物部件标准注册表中选择的。生物砖套件通常被称为“生物乐高”。竞争对手面临的挑战本质上是：拿出你的生物积木，设计出一些东西。合成生物学是一个新的领域，在范围和机会上都足够广阔，努力工作的大学生团队可以为这门科学做出重要的、基础性的贡献。
“合成生物学是一个相对较新的领域，有很多基础的东西需要照顾，”Maniaci解释说。“没有多少人有兴趣仔细研究和描述单个部件，并观察性能的细微差别和差异。我们不仅要问自己为什么要做一件特定的事情，还要问自己它将如何影响项目的可用性。当我们以某种方式设计一个零件时，我们试图彻底地描述它的特征。我们所做的一切，都是因为我们希望人们能够尽可能多地使用它。”
William & 玛丽 2015年的获奖作品题为“基于启动子的转录噪声测量在基因网络设计中的应用”。它之所以能登上榜首有很多原因，其中很多原因都与提交的有用性有关。另一位iGEM评委、雷神BBN技术公司的科学家雅各布·比尔（Jacob Beal）在Twitter上谈到了威廉玛丽公司参赛作品的实用性。
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。”
iGEM竞赛中的许多项目通常是面向应用的，专注于完成特定任务，而不是对工程背后的科学提供基础见解。2016年iGEM团队理解为什么去年的项目如此成功，除了“更多”，Marken说“更有用”是2016年的座右铭之一。
通过努力工作、热情和Halleran所说的“机构记忆”，这个雄心勃勃的项目得以实现。William & 玛丽于2014年首次参加iGEM比赛，获得铜奖，从那时起，该团队在许多方面都取得了进步。
“第一年真的很难，”哈勒兰说。“一切都不顺利！”原因有很多，但随着时间的推移，你会得到这种制度性记忆的积累。”
他接着解释说，经验让团队更好地掌握了一切，从佳博体育的细节，如最好的克隆方法，引物设计和酶选择，到战略问题，如什么是一个好的项目，如何设计一个项目，什么是成功的可能。
“拥有这种机构记忆有很大帮助。但人们一直在做令人难以置信的工作，”哈勒兰说。“就项目规模而言，这可能是我们去年所做的三到四倍。但在我们现在的情况下，我们完成的工作可能是去年的两到三倍。”
“更多”和“更有用”将以2016年项目的形式结合在一起，该团队将其称为电路控制工具箱。这个工具箱解决了合成生物学中一系列最棘手的问题。
“合成生物学背后的整个想法是设计这些复杂的电路来做一些事情：检测毒素，作为传感器——什么的，”萨哈解释说。“然而，我们的团队已经发现了一些问题，我们不能轻易地控制这些电路的点点滴滴，所以我们知道最终的结果会是什么。所以控制整个电路中的所有部件是一个问题。”
电路控制工具箱是一个雄心勃勃的项目，包括一组生物部件的创建和表征，旨在允许修改和控制遗传电路，就像二极管和电阻修改和控制电子电路的输出一样。多亏了William & 玛丽的iGEM项目，工具箱提供了具有已知传递函数的部分生物电路，向可预测行为的细胞工程迈出了一大步。
萨哈解释说：“传递函数就是电路的输入与输出的对比图。”“因此，如果我们知道投入水平，我们就能更好地预测产出水平。”
生物学在整个领域的计算性越来越强，合成生物学的工程方面尤其需要大量的数学。17岁的卡罗琳·戈利诺（Caroline Golino）是去年与哈勒兰共同担任队长的团队成员，她将2015年的项目描述为“非常具有生物数学性质”。
工具箱也是一个非常生物数学的产品。湿佳博体育活动（生物部分）和计算工作（数学部分）在综合科学中心的相邻设施中进行。2016年团队的计算能力使他们能够以电路控制计算器的形式进一步提高工具箱的实用价值。生物电路设计人员将能够将所需的输出插入电路控制计算器，该计算器将告诉工具箱中的哪些部件用作输入。
构建工具箱和计算器是一个雄心勃勃的目标，需要强大的新团队成员加入iGEM资深成员Marken、Maniaci和Gao的行列。团队的新成员是从大约30名申请者中挑选出来的。萨哈说，审查小组优先考虑的是热情和科学好奇心，而不是经验。这支队伍中有很多即将升入大二的学生。
米切尔说：“当我听到这个消息时，我实际上是和乔在一个物理佳博体育里。“他基本上是说，他们需要更多的数学/定量人员来做这个项目。于是我说，没问题，我来做。当然，我从高一开始就没上过生物课。所以在来iGEM之前，我对生物学一无所知。”
米切尔做了一些湿佳博体育工作，但现在主要是在项目的数学建模方面工作。和米切尔一样，另一位即将升入二年级的莫奈特在iGEM开始工作时也没有丰富的佳博体育经验。
莫奈特说：“刚开始的几个星期，我感觉不太舒服，因为大一的时候我没有在佳博体育工作。”她补充说，早期是佳博体育程序的速成班。“一开始我们会结对工作，但在我们学习了这些程序后，我们每个人都开始更加独立地工作。然后我们开始一心多用，同时做很多事情。”
Marken、Halleran和新iGEM团队的其他采访者都很坦率地谈到了在合成生物学中开辟新道路所需的时间。iGEM新团队的几位成员表示，每周60到70个小时的时间过得真快。科拉去年夏天在另一个佳博体育工作时熟悉了iGEM的工作量。
“当我进来的时候，我会看到iGEM的人；他们已经在这里了，”她说。“当我离开的时候，他们还在这里。如果我不得不在深夜回来完成一个实验，他们也会在这里。我会说，你们在做什么？这看起来太酷了！”
2016年的团队得到了许多来源的支持，包括被基因合成服务公司GenScript USA指定为CRISPR/Cas9资助的接受者。GenScript多年来一直是iGEM的赞助商。
“CRISPR/Cas9资助允许越来越多的年轻科学家将基因组编辑技术应用于新系统，并利用我们的GenScript的CRISPR/Cas9产品，”GenScript的CRISPR服务产品经理Laura Geuss在宣布资助的新闻稿中说，除了威廉与玛丽之外，还包括一些学校。“GenScript向获奖者表示祝贺，并祝愿所有iGEM团队在推进合成生物学的努力中好运。”
2015年的成就在很多方面都是难以效仿的。除了获得最高荣誉外，William & 玛丽的项目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。iGEM有一项拓展要求，去年的团队组织了一系列令人印象深刻的活动，旨在向公众普及合成生物学知识，“而不仅仅是做一些微不足道的事情来完成这个任务，”马尔肯说。
今年的口号是“更多，更多，更多”。在美国国家科学基金会资助的“与生物一起建设”项目的部分资助下，威廉和玛丽团队正在开展一系列令人印象深刻的公众参与活动，包括将在即将开放的ISC 3的300个座位的演讲厅举行的合成生物学研讨会。
不过，最雄心勃勃的是名为learnsynbio.org的在线模块，这是一个旨在让高中生参与合成生物学领域的教育倡议。
“我们针对的是那些只学过高中生物或高中物理的人，”马尔肯说。“它传递的信息是：有一种叫做合成生物学的东西非常酷，这是你可以做的事情，而且有未来。”
