SZU_China
- Undergrad 2nd Runner Up
- Best Manufacturing Project
- Best Product Design
蟑螂，一种成功“占领”城市的昆虫。因其喜脏喜湿、无缝不钻、跑的又快的特性，成功的引起了所有人类的尖叫和恶心情绪（你永远不知道从哪个角落里会忽然飞蹿出一只蟑螂！）。又因为其高超的繁殖能力、惊人的生命力，无论怎么扑杀都能卷土重来，又被人们赞以“小强”的称号。如何消灭城市蟑螂是令人头疼的巨大难题，不论是诱捕粘胶还是杀虫剂，都难以将之根除。2018年深圳大学的iGEM团队由此产生了一个新创意：通过基因改造的绿僵菌（Metarhizium anisopliae，一种只感染昆虫的真菌）获得识别蟑螂、杀灭蟑螂的特性，并通过微生物在蟑螂群体里的感染和传播起到持续灭杀蟑螂的作用。该团队就此设计了一整套产品方案，下面我们就来一探究竟，看看这款“蟑螂终结者”究竟有什么效果吧。
项目设计
绿僵菌的改造
绿僵菌（Metarhizium anisopliae）是一类可以感染和寄生多种昆虫的真菌。绿僵菌通过体表侵入昆虫的体内，并在昆虫细胞间传播和繁殖，最终产生毒素杀灭昆虫并感染其他昆虫。由于其只感染昆虫，对人畜没有危害，目前农业上已将其作为真菌杀虫剂使用。
为了让绿僵菌能更好的杀灭蟑螂，SZU_China对其进行了以下改造：表达HsbA基因，使得绿僵菌的表面能产生一层疏水键形成的“胶水”结构，使工程菌更容易的结合昆虫表皮；表达Bbchit基因，产生几丁质酶降解昆虫外骨骼的几丁质，使工程菌更容易侵入昆虫。表达MCL1基因，使其和绿僵菌细胞壁外的β-葡聚糖结合，从而逃逸昆虫的免疫系统。为了安全性考虑，该团队设计了自杀基因，利用Trp dense元件使得细菌在低Tryptophan环境时产生毒性蛋白自杀，避免了该细菌从蟑螂内逃逸并大量散播到环境中去。
绿僵菌作为一种非模式的底盘生物，对其进行改造并不是一帆风顺的。队伍选择了真菌的启动子PgpdA 和终止子TtrpC 用于基因的表达，同时投入了大量的精力转化外源DNA进入绿僵菌，最终使其成功表达。与野生型对比，队伍成功检测到了改造后工程菌对蟑螂外骨骼的粘着性增强、几丁质酶的活性增强、感染后蟑螂血液里白细胞团更少的现象，也验证了绿僵菌自杀系统的效率。
随后该团队测试了改造后的绿僵菌和天然菌剂对蟑螂的杀伤效果：将两种菌剂分别和10只蟑螂接触，观察一周内蟑螂的死亡率。结果表明接触野生型绿僵菌的蟑螂死亡率达到23.30%，而接触基因改造的绿僵菌后蟑螂的死亡率则达到了53.30%，证实基因改造的绿僵菌杀伤能力得到了显著的提升。
工程菌杀伤效果的测试
由于Do Not Release原则，iGEM队伍不允许将任何基因改造的生命投放到环境中去。为了模拟真实的应用场景，该团队用KT板做了一个外界隔离的，模拟真实房间的“安全屋”，在该环境中投放蟑螂和菌剂，以此检测工程菌的杀蟑螂效率。
安全屋内，SZU_China团队统计了蟑螂的感染率，死亡率和迁移率，并根据采集到的数据建立了绿僵菌对蟑螂的传染病模型，该模型对理解绿僵菌传播，优化菌剂产品在真实环境中的应用有很强的指导意义。
“GreenGround”产品设计
在测试中，SZU_China团队意识到，由于紫外线对真菌孢子有强杀伤作用，将菌剂直接暴露在环境中使用对实际的杀伤效果影响很大。于是，该团队参考蟑螂屋的设计，利用蟑螂喜欢黑暗狭窄空间的习性，设计了一款附着真菌孢子的新型蟑螂屋“GreenGround”。随着实际调研走访，团队不断优化蟑螂屋的设计，并最终确定了有螺旋杆和圆形外观设计的第三代“GreenGround”，并在安全屋中测试了它的效果。
APPLET：“biocompany”
对于Human Practice环节，专家咨询、企业调研和公众产品调研已逐渐成为iGEM常规操作。SZU_China HP环节的亮点则是开发了一款微信内嵌小程序“biocompany”，这是一款小程序类似于给生物学话题爱好者使用的贴吧或博客，使用者可以发布一些帖子或评论，也可以和其他用户自由互动。该团队利用这个平台发布了大量关于蟑螂灭杀技术、社会实践活动、合成生物学科普等科普性质的文章，并通过留言板块和公众交流。通过在线的交流和互动中，该团队找到了很多社会资源，并开展了诸如湖南农村的蟑螂屋调查、蟑螂屋试用、科普宣传等HP项目。通过聊天APP，SZU_China成功联通了线上和线下的资源，成为一种iGEM HP的崭新模式。
SZU_China成功的在非模式底盘微生物绿僵菌中进行了基因改造，成功进行了HsbA、Bbchit、和MCL1基因的表征，并增强了绿僵菌侵染和杀灭蟑螂的能力。该产品不仅仅是获得了更高效的杀虫菌剂，也给iGEM项目的创新化找了一个方向：我们是否能够将更多（确保安全的）非模式微生物作为底盘细胞进行基因改造，以利用这些微生物的本来特色，增强它们的生物学功能？在产品设计上，SZU_China并没有仅仅停留在“提高微生物杀蟑螂的效率”上，而是真正将它作为一款产品，从细节上关注其真实的应用：建造“安全屋”模型模拟真实的杀蟑螂效率，设计和改造蟑螂屋“GreenGround”来增强绿僵菌的杀灭效果，在用户的建议下对产品进行升级迭代，从而达到最优的效果。这种精益求精的工程化的精神，也是该项目脱颖而出，拿到最佳工业项目（Best Manufacturing Project）奖的理由。最后，SZU_China在HP环节也充满了创造力：他们开发了一款手机聊天APP，以及用自己开发的APP找到社会调研、教育推广、产品合作的机遇，这样的活动也正印证的Intergrase HP的精神，即通过社会调研充实自己的产品，通过产品又切实影响真实世界。
公众号
Bluepha
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