文：2015年SZU-iGEM团队

膀胱癌狙击手——Bladder Cancer Sniper

项目选题背景

为了培养学生的主观能动性，团队鼓励学生自主发掘具有创新性、富有价值并且切实可行的题目作为本届参赛项目。

在经过队员多次的激烈头脑风暴，且参考对比了深圳第二人民医院的合成生物学研究组的研究方向后，团队将今年的项目定为生物医疗方向。

通过对生物医疗方向的项目背景的大量调查，由团队队员的筛选与认同，以及深大与深圳市二院的老师们的指导与帮助下，深大iGEM团队最后选定了基因电路治疗癌症的项目。团队以此为出发点，设计且进行了一系列的项目知识的宣传普及与人文关怀的社会实践活动。

详见：http://2015.igem.org/Team:SZU_China/Background

项目内容

基于“与”门逻辑门的非天然氨基酸正交遗传系统靶向检测与治疗膀胱癌的基因电路系统，是以环状DNA分子“质粒”为载体构建而成。该基因电路包括“非天然氨基酸正交系统”、“与门启动子的基因电路”和检测与治疗膀胱癌的效应基因，通过合成生物学手段将其整合而发挥相应的功能。

项目包括以下几个部分：

1.效应基因

我们使用已有文献中：促进细胞凋亡、阻止细胞扩散、抑制细胞生长、生产荧光素酶这四种基因作为效应基因，将这些基因导入到细胞中。以上四种基因的表达能够检测并杀死被导入的细胞以达到我们检测与治疗膀胱癌的目的。

同时，为了保证整个系统的安全性，让系统在其他细胞中不会启动。我们在每个效应基因的前中段选择一个合适的位点，将这个位点上的核苷酸用突变成琥珀终止子，使得基因的翻译提前终止，从而对非膀胱癌细胞没有危害性。

2.非天然氨基酸正交系统

琥珀突变的终止子使得效应基因失去功能而变得安全，而我们要让其在膀胱癌细胞中启动，因此我们使用非天然氨基酸正交系统作为启动的开关。正交系统是基因翻译的一部分，由一个特定的tRNA用tRNA合成酶带着一个特定的氨基酸，识别一个特定的密码子。此过程不断重复，氨基酸连接成长链，加工后成为具有功能的蛋白质。而终止密码子是因为没有tRNA能够识别它，所以才导致翻译终止。

我们人工导入一种人体内没有的tRNA基因以及对应的tRNA合成酶基因，他们识别的正是原本没有tRNA能够识别的终止密码子，从而终止密码子不再“终止”，基因的翻译能够继续完成，拥有检测与治疗膀胱癌的效用。而这种tRNA上携带的氨基酸，也是人体内没有的一种名为乙酰化赖氨酸的非天然氨基酸。因此这部分系统叫做非天然氨基酸正交系统。

3.与门启动子基因电路

我们利用了逻辑门中“与门”的概念，“与门”具有多个输入端，一个输出端，只有当输入端被同时满足时，输出端才会被输出。

在我们项目中，输入端为两个特异性的启动子，只有在膀胱癌细胞细胞中才能启动，输出端是可更换且具有特殊功能的效应基因。当“与门”的两个启动子开关打开后，项目中的非天然氨基酸正交系统才会行使其特定的功能。

详见：http://2015.igem.org/Team:SZU_China/Design

SZU-iGEM 2015项目成果

只有在膀胱癌细胞中，两个启动子才能同时启动，才会出现完整的非天然氨基酸正交系统，这一完整的开关才能启动效应基因的完整翻译，才能拥有促进凋亡、阻止扩散、抑制生长、荧光检测的功能，而这些都只会在膀胱癌细胞中出现。

通过几个月的努力，深大iGEM团队于决赛来临之前完成了一系列项目试验，得到了完全达到预期效果的成功结果，验证了基因电路系统的可行性，也为决赛取得优异成绩添砖加瓦。

详见：http://2015.igem.org/Team:SZU_China/Result

SZU-iGEM 2015 项目海报与banner

SZU-iGEM 2015 项目网站

详见：http://2015.igem.org/Team:SZU_China