来源：Sustain Microbiol | 编译：DNA Lab Space
2024年10月23日至26日，第21届国际基因工程机器大赛（iGEM）Grand Jamboree在法国巴黎巴黎世博会会场举行。这场为期四天的赛事，是长达一年的iGEM微生物合成生物学竞赛的收官之战。来自全球的四百余支高中生和大学生队伍齐聚一堂，展示各自的项目并角逐奖项。这些项目的核心，是用分子克隆和微生物工程手段应对医疗、人类进步和环境挑战。本文聚焦其中四个来自环境可持续类别的项目——斯德哥尔摩、色萨利、鲁汶和哥本哈根，它们的工作代表了iGEM团队每年在推进可持续发展方面所呈现的研究类型。
研究背景
iGEM竞赛诞生于2003年的麻省理工学院，如今已是合成生物学领域规模最大的学生竞赛。每年，参赛队伍围绕一个现实问题，设计并构建基因回路，用工程化的微生物去解决它。竞赛的独特之处在于，它不仅是学术比拼，更强调团队协作、社会影响和项目落地。
2024年的竞赛主题，延续了iGEM近年来对可持续发展议题的倾斜。合成生物学的基本原理——将DNA部件标准化、模块化，再组装成具有特定功能的生物系统——天然适合用于环境治理和资源再生。微生物可以被改造成传感器、修复工具或生物工厂，去检测污染物、降解塑料、固定氮素或合成生物基材料。但原理归原理，真正把实验室里的菌株推向实际应用，中间隔着工程稳定性、安全性、成本效益等一系列鸿沟。
四个团队的项目恰好从不同角度切入这些鸿沟。它们没有停留在概念演示，而是试图把合成生物学的工具箱推向更接近真实场景的解决方案。这届大赛的独特之处在于，四百多个项目同时呈现，几乎构成了一幅合成生物学如何介入可持续发展议题的全景图。
研究方法
赛事组织与参赛规模。 2024年iGEM Grand Jamboree于10月23日至26日在法国巴黎巴黎世博会举行。参赛队伍超过四百支，涵盖高中组和大学组，来自全球各地。每支队伍在赛前进行了为期一年的项目研发，最终在巴黎现场展示成果并参与奖项角逐。评审依据项目的创新性、实验严谨性、人文关怀和可推广性等多个维度进行评判。原文摘要未详述具体评审标准和奖项设置细节。
项目核心方法：分子克隆与微生物工程。 所有参赛项目的技术基础是分子克隆和微生物工程。分子克隆涉及将目标基因片段插入质粒载体，转化进入宿主微生物（如大肠杆菌或酵母），再通过筛选和验证获得工程菌株。微生物工程则是对这些菌株进行代谢通路设计、基因表达调控和发酵条件优化，使其具备预期的功能。原文摘要未详述各项目使用的具体菌株、载体、试剂浓度、温度、时间等实验参数。
四个可持续发展项目的技术路线。 摘要重点提及了四个项目：斯德哥尔摩、色萨利、鲁汶和哥本哈根。这四个项目均属于环境可持续类别，但具体的研究对象和实验设计在摘要中并未展开。原文摘要未详述四个项目各自使用的基因部件、底盘生物、培养条件、诱导表达方案、检测方法等关键技术参数。
项目展示与竞赛形式。 每个团队在Jamboree现场通过海报展示、口头报告和项目路演等形式呈现其研究成果。评审团由合成生物学领域的学者和产业界专家组成，对项目的科学价值、实验完成度和社会意义进行综合评价。原文摘要未详述展示形式的具体要求和评审流程细节。
研究结果
赛事规模与参与度。 2024年iGEM Grand Jamboree汇聚了超过四百支来自世界各地的学生团队。这一数字本身反映了合成生物学竞赛的持续增长趋势——从2003年首届的5支队伍，到如今四百余支，iGEM已成为全球最大的合成生物学学生竞赛平台。参赛队伍覆盖高中和大学两个层次，说明合成生物学教育正在向更年轻群体渗透。
项目主题分布。 所有参赛项目的核心均围绕分子克隆和微生物工程展开，应用方向聚焦于三大领域：医疗健康、人类进步和环境保护。摘要明确指出，每个项目都采用合成生物学手段应对"紧迫的医疗、人类进步和环境挑战"。这种主题分布与当前全球合成生物学研究的整体方向一致——医疗健康仍是最大的应用出口，但环境可持续议题的权重正在快速上升。
四个代表性项目的成果亮点。 摘要重点介绍了斯德哥尔摩、色萨利、鲁汶和哥本哈根四个团队的工作。这四个项目被选为环境可持续类别的代表，其共性在于将合成生物学的基本原理应用于多样化的实际问题。斯德哥尔摩项目、色萨利项目、鲁汶项目、哥本哈根项目分别针对不同的环境可持续挑战，但原文摘要未提供各项目的具体研究成果数据，包括但不限于目标产物的产量、降解效率、检测灵敏度、工程菌株的稳定性等定量指标。原文摘要未提供具体数据。
项目对可持续发展目标的贡献。 摘要强调，这四个项目"通过将合成生物学基本原理应用于广泛的问题范围，展示了合成生物学在应对、甚至解决一系列可持续发展挑战方面的前景"。这里的"解决"一词值得注意——它暗示这些项目不仅停留在实验室验证阶段，而是试图提供可落地的方案。四个项目分别从不同维度切入可持续议题，共同构成了合成生物学介入环境治理的多元路径。原文摘要未详述各项目的具体应用场景和最终产出。
竞赛的教育与社会价值。 除了学术成果，iGEM竞赛本身也是重要的教育平台。为期一年的项目周期要求学生完成从选题、实验、建模到社会调查、科普宣传的完整流程。这种"科研+社会责任"的模式，培养了学生的科学思维和工程实践能力。摘要指出，这些项目"代表了iGEM团队每年在推进可持续发展方面所呈现的研究类型"，说明竞赛正在系统性地引导年轻研究者关注可持续议题。
讨论与展望
四个项目展示了合成生物学应对可持续挑战的共性路径：从问题定义出发，设计基因回路，构建工程菌株，再验证其功能。这种"设计-构建-测试-学习"的循环，正是合成生物学的核心方法论。但值得追问的是，从实验室走向实际环境，这些工程菌株还面临稳定性、安全性和公众接受度的考验。
iGEM竞赛的特殊价值在于其教育属性。四百多个项目同时进行，意味着数千名年轻学生在这一年中接受了合成生物学的系统训练。即便每个项目的科学深度有限，这种规模化的科普和人才培养效应，对合成生物学领域的长远发展意义深远。竞赛本身也推动了合成生物学工具的民主化——标准化部件库、开源数据库和共享实验方案，让更多实验室和团队能够进入这一领域。
可以预见，随着DNA合成成本持续下降和基因编辑工具不断进化，下一届iGEM竞赛的项目将更复杂、更贴近真实应用。而这四个项目所代表的"用微生物解决环境问题"的思路，将成为合成生物学参与可持续发展进程的重要方向之一。
参考来源
Daumiller D, de Ancos Jimeno C, Gaudiesius A, Lam EHT, Nguyen THM. Meeting report: 400 synthetic biology projects promote sustainable development. Sustain Microbiol. PMID: 42576861.
PMID: 42576861