iGEM
Kaj je iGEM?
International Genetically Engineered Machine competition (iGEM) je tekmovanje dodiplomskih študentskih ekip s projekti, ki s pristopi sintezne biologije pripravijo nove standardizirane dele DNA in jih na inovativen način povežejo v delujoč biološki sistem. Namen tekmovanja je spodbujati izobraževanje in napredek sintezne biologije ter spodbujati sodelovanje in odprte znanstvene srenje. Tako so vsi standardizirani deli DNA vseh sodelujočih ekip hranjeni in dostopni raziskovalcem v registru standardnih bioloških delov.
Tekmovanje iGEM je vzniknilo iz mesec dni trajajočega tečaja na MIT (Massachusetts Institute of Technology, Boston), ki je potekal januarja leta 2003. Tečaj se je v letu 2004 preoblikoval v poletno tekmovanje s petimi sodelujočimi ekipami, ki je leta 2005 postalo mednarodno s prijavljenimi 13 ekipami. Tekmovanje je z leti rastlo, tako je v letu 2016 sodelovalo že 300 ekip. Več o tekmovanju in raznolikih projektih je v angleškem jeziku dosegljivo na strani iGEM.
Uspehi slovenskih ekip
Leta 2006 se je pod mentorstvom prof. dr. Romana Jerale tekmovanja prvič udeležila tudi ekipa dodiplomskih študentov iz Slovenije. Po petih mesecih dela v laboratoriju, kjer so študentje razvijali nov pristop za ustavitev sepse, so svoj projekt uspešno predstavili na tekmovanju na MIT in osvojili glavno nagrado. Velik uspeh leta 2006 je k udeležbi na tekmovanju spodbudil nove ekipe v letih 2007, 2008, 2009, 2010, 2012 in 2016.
S projektom Virotrap je slovenska ekipa v letu 2007 osvojila zlato medaljo in najvišjo uvrstitev na področju Zdravja in medicine. Predstavili so nov pristop obrambe proti infekciji z virusom HIV.
Leta 2008 je ekipa Slovenije s projektom Immunobricks pristopila k pripravi visoko-tehnološkega cepiva proti bakteriji Helicobacter pylori, ki je glavni povzročitelj raka na želodcu, ter ponovno osvojila glavno nagrado.
S projektom NanoBricks[pro] je ekipa Slovenije v letu 2009 segla na področje proteinskega origamija in z modularnimi gradbenimi elementi obvitih vijačnic pripravila načrtovane samosestavljive proteinske strukture. Projekt je osvojil zlato medaljo.
DNA coding beyond triplets je projekt slovenske ekipe leta 2010. DNA namesto aminokislinskega zaporedja kodira zaporedje proteinov, naniznaih na DNA ogrodju preko DNA vezavnih proteinov. Koncept so uporabili za biosintezo kompleksne spojine, ki se tvori v več encimsko kataliziranih korakih. Slovenska ekipa je s projektom že tretjič osvojila glavno nagrado tekmovanja.
Projekt slovenske ekipe leta 2012, Switch IT, predstavi koncept tvorbe zdravilne učinkovine in situ, to je v samem obolelem ali poškodovanem tkivu. Zdravilno učinkovino in situ tvorijo celice obdane z mikrokapsulo, ki zagotavlja, da se ne razširijo po telesu, hkrati pa jih varuje pred delovanjem gostiteljevega imunskega sistema. V projektu so zasnovali celice, ki tvorijo dve različni učinkovini, preklop med njima pa z genskim stikalom uravnava zdravnik glede na stopnjo zdravljenja. Koncept so ponazorili z dvema primeroma celic za zdravljenje hepatitisa C ali ishemije po srčni kapi. Ekipa je s projektom ponovno, že četrtič za Slovenijo, osvojila glavno nagrado.
Ekipa iGEM 2016 se je na tekmovanju predstavila s projektom Sonicell. S projektom so naslovili dva ključna izziva sintezne biologije – (i) doseči hitrejši odziv in (ii) omogočiti hitro neinvazivno stimulacijo celic v notranjosti organizma. Hitrost odziva celic so povečali z dizajnom signalne poti na osnovi cepljenih ortogonalnih proteaz, s čemer so dosegli odziv na kombinacijo zunanjih signalov že v 5-15 minutah. V projektu so izboljšali odziv celic na ultrazvok, ki lahko prodre globoko v tkivo, s čemer so omogočili hitro neinvazivno aktivacijo celic. Na tekmovanju so s projektom osvojili prvo mesto na področju Temeljni napredek (Foundational advance).
Projekti iGEM - zasnova novih odkritij
Modularne gradbene elemente obvitih vijačnih, zasnovane v projektu NanoBricks[pro], so člani Odseka za sintezno biologijo in imunologijo uporabili in nadgradili pri razvoju samosestavljivih struktur, ki se sestavijo v tetraeder nano velikosti, ter dosežek objavili v Gradišar et al., Nature Chemical Biology, 2013.
Koncept projekta DNA coding beyond triplets je bil dopolnjen in objavljen v Conrado et al., Nucleic acids research, 2012.
Biološko celično stikalo projekta Switch IT je bilo objavljeno v Lebar et al., Nature communications, 2014. Koncept logičnih operacij v biološkem sistemu je bil predstavljen v Gaber et al., Nature Chemical Biology, 2014 ter sistem nadalje razvit v prototip celične naprave za terapijo vnetne črevesne bolezni (Smole et al., Molecular therapy, 2017).
