近日，中国西北大学A队（NWU-CHINA-A团队）在第十八届国际遗传工程机器设计竞赛iGEM）中获得金奖，获奖项目为《以大肠杆菌为底盘生产天然色素帝王紫》（An adventure of ancient snails--Revive Tyrian Purple by E.coli）。此前，西北大学A队曾于2017-2020年组队参赛，获得1金2银2铜的好成绩。

受疫情的影响，今年的答辩和颁奖仪式线上举行，全球共有343支队伍参加比赛。

Judging session线上及线下视角

将中国传统文化名片，带到大洋彼岸

在参观博物馆时，团队成员了解到紫色在中国古代特殊的地位，同时也从文献中获得了许多佐证与灵感，以此确定了参赛的项目——用合成生物学的方式让独具魅力的“帝王紫”在国际赛场上大放异彩。“我们希望能够将中国文化元素带到大洋彼岸，让世界听到来自中国西北的声音”队长高琪介绍说。

“帝王紫”即 6，6-二溴靛蓝，是拥有悠久生产与应用历史的天然染料，中国历史上一直为统治阶级所钟爱，除其承载的历史文化价值外，帝王紫作为新型生物相容性导体，在半导体材料中也倍受瞩目。但由于其天然产量少，化学合成困难且存在环境污染，迄今未能实现高产。

染色效果展示

为了提高项目的研究效率，在备赛的一年里，团队每周都会举行组内交流会，反思实验中的问题所在，并明确下一步的目标和方向。在前期调研的过程中，他们翻阅文献，选择了兼容性较强的大肠杆菌作为底盘，其较短的生命周期大大缩短了时间成本。

中期做颜色反应实验时，团队一直得不到想要的效果，在反复改变多组条件后他们决定换缓冲液，并成功解决了问题。

“困难是摆在所有人身上的，我们都在为一个共同的目标而奋斗，合作iGEM最鲜明的特点。”高琪说道。

最终，项目敲定采用双细胞系统，进行生产时空分离，以达到帝王紫代谢通路中相关酶的最高利用效率，并严格筛选基因表达调控原件，构建帝王紫高纯度，高产量双细胞体系。

染色效果流程示意图

在老师们的帮助和日夜攻研的努力下，团队成功使用In-Fusion的方式实现双细胞系统的构想，从而大大提高产率。同时，团队采用CRISPR/Cas9技术对干扰的内源基因进行了敲除并取得阶段性成果。

双细胞系统示意图

CRISPR/Cas9示意图

将“帝王紫”，用多种方式延续

 “我们运用合成生物学技术制造产品的最终目的是回馈社会，让公众受益，这也是竞赛所传递给我们的理念。”高琪表示，在项目取得了一定成果后，他们便将“这抹紫色”融入其他元素积极推广，希望它能为更多人所知，拥有更为广阔的应用前景。

在前期的问卷调查中团队了解到公众对于生物染料、合成生物学的了解并不多。于是团队成员便在各大校园内陆续开展了相关的科普活动。他们通过设计团队明信片并制作明信片墙的形式将收集到的问题进行解答和展示，用通俗易懂的方式让多类群体对“帝王紫”及其相关应用产生兴趣。

在校园内，他们还将“帝王紫”染料和传统的扎染工艺结合起来，在校园内开展了扎染DIY活动，“当看到那抹来自远古的帝王紫在白布上晕染开时，内心的自豪感便油然而生。”队内成员感慨道。

此外，团队成员还做了一个大胆的尝试：将“帝王紫”与陕西的皮影文化有机融合，他们在前期走进地方深入调研了皮影文化，了解其市场发展及行业动态，将所获成果以讲座报告的形式向公众推广。

成员还制作了相关纪录片及漫画册，以更加生动的形式向受众展现文化遗产与科研创新的魅力，在宣传项目成果的同时，也为关中地区古老的非物质文化遗产注入了一脉难能可贵的新鲜血液。

制作漫画册

谈及“帝王紫”在未来的应用与发展，团队成员都抱有十足的把握和信心，“希望这个染料可以作为很好的织物染料，并与其他颜色的利用合成生物学方式生产的染料一起推广。”高琪解释道，比起化工制造的色素染料，生物生产的方式可以有效改善化工染料的污染问题，具有低成本、高环保的特点，此外，这种物质也是一种优良的半导体材料，优化提纯步骤，在半导体领域也将会大有可为。

访谈创业公司

五年iGEM，一代西大生科人的坚守

国际基因工程机器大赛（iGEM）由麻省理工学院于2003年创办，2005年发展成为国际性学术竞赛，旨在推动合成生物学（Synthetic Biology）发展，促进各国大学生在该领域的学习、交流与合作，是一年一度国际性合成生物学领域的顶级大学生课外学术创新科技赛事。

长期以来，学院始终对此项赛事保持高度重视，倾力为参赛队伍提供场地设施、师资指导和经费支持，独立的实验室和充足的研究经费都为项目的顺利开展提保驾护航。2017起，西北大学A队便在国际赛场上频展头角，连续五年夺得喜人成绩，将两金一银两铜收入囊中（2017开发一种监测石油泄露的生物传感器获铜奖；2018年改变盐渍土的离子配比获铜奖；2019年开发苯丙酮尿症的生物传感器收获金奖；2020年利用PhaP融合表达抗菌肽制作医用敷料摘得银奖），让世界看到了中国风采和西大力量。

除了学院提供的外在支持，团队取得成绩的关键也基于内部成员的学科交互和协作配合，每年，都会有来自多个院系的同学参与到大赛中，发挥各自的学科优势，在网页建模、市场调研、美工绘图等多个领域为团队贡献力量。

同时，坚持代代传承的生科人，每年都有老成员凭借以往的赛事经验把控整体的项目进度，并带领团队绕过一条条弯路，大大提升了整个团体的工作效率。

提及再次斩获金奖，指导老师魏岱旭激动地说：“学生们用汗水和勇气铸就了今日辉煌”，一次次头脑风暴、一遍遍对实验数据的执著他都看在眼里。但于学生而言，这份荣耀，更源于魏老师的一份辛劳，“老师经常在百忙之中开组会讨论，还会帮我们联系校外的专家提供建议和帮助，如果没有他，就没有iGEM五年的成绩。”队长高琪说道。

负责日常管理、对接外在保障、指导活动开展、跟进报名答辩进度，24小时随时在线的生命科学学院辅导员范铭沁，怀着谨慎与忐忑担任了iGEM团队的领队老师。“学校和学院非常重视这个比赛，有压力的同时更有了动力。”在他眼中，iGEM的每一位参与学生都是团队里独一无二的，“站在国际竞赛舞台上代表西北大学为校争光，他们的每一份努力都值得被看见。”范老师说道。

作为连续参赛三年的老成员，队长高琪说，“iGEM贯穿了我的整个大学生涯，从起初的预备役队员到现如今的带队备赛，每一年都有不同的身份和责任。它好比一场持续多年的马拉松，需要频频经历困顿和煎熬，但好在有队友及老师们的一路相伴，等到终点撞线的那一刻，迎面而来的是真正的狂欢。”