中大基因工程隊伍設計「香蕉細菌性凋萎病」快速檢測
在國際遺傳工程機器設計競賽奪得金獎
由香港中文大學(中大)跨學院本科生組成的基因工程隊伍,早前在美國波士頓舉行的國際遺傳工程機器設計(International Genetically Engineered Machine,簡稱iGEM) 世界賽中第六度榮獲金獎。他們的研究項目為「香蕉救星:細菌性凋萎病菌的快速檢測」(Banana Savior: The X Sense),盼幫助非洲農夫和各國檢疫部門及早發現該香蕉病菌以阻截其擴散。
香蕉是全球生產量及消耗量最高的生果之一。在一些熱帶地區例如非洲,香蕉(大蕉)更是當地人主要食糧。不過,近年非洲大蕉生產面臨一種名為「香蕉細菌性凋萎病」(Banana Xanthomonas Wilt, BXW) 的威脅,它的病源為野油菜黃單胞菌。該病菌潛伏期可長達數個月,可透過空氣、水及動物快速傳播。因此,當蕉樹發病逐漸枯萎時,細菌或已傳遍四周,加上現時未有方法治理,所以最重要是在細菌潛伏期或發病初期檢測到感染,及早採取控制措施,包括燒毀整片受感染的農田。於是中大基因工程隊伍冀研發一套可攜式和簡單的測試系統,供農夫或邊境檢疫部門應對疾病威脅。
改造大腸桿菌作香蕉細菌信號「接收器」
黃單胞菌細胞之間的溝通主要是透過一些特殊化學分子,稱為「擴散情訊號因子」(Diffusible Signal Factor, DSF)。中大團隊透過改造大腸桿菌的基因,令改造後細菌能製造出偵測黃單胞菌病原的接收器蛋白,並建立一套信號傳遞系統。當偵測到黃單胞菌的DSF「信號」,大腸桿菌便會釋放紅色色蛋白,測試溶液就會變為紅色,作為受感染的警告。
團隊汲取了其他大學同類研究經驗,改善大腸桿菌偵測信號時出現假陽性的情況,並提升其敏感度,意味即使細菌濃度較低,例如在感染初期,測試亦能得出陽性結果。基於有關研究,隊伍設計一款試劑並於實驗中證明其效用。
參與研究的12位學生分別來自生命科學學院、生物醫學工程學系及生物醫學學院,集理、工、醫學背景。他們在研究過程中拜訪不同專家及持份者,包括內地香蕉專家、醫學及基因工程專家,以至負責檢疫的人員,希望測試方法更迎合使用者的需要。他們亦需要在網頁撰寫報告、舉辦研討會及海報展覽等,並在波士頓大會上向評審介紹其研究成果,最終獲評審小組認可其水平達到世界級。
基因工程團隊的指導教授之一、中大生命科學學院副教授陳廷峰教授表示:「千里之行,始於足下。同學在研究前的準備工作已十分投入,資料搜集充足,亦特意前往廣東省農業科學院向專家討教,以了解香蕉種植行業所面對的感染威脅。雖然過程中他們遇上重大挫折,準備工作要從頭開始,但他們並無放棄,以毅力及創新思維克服一切挑戰,值得嘉許。」
iGEM比賽簡介
iGEM比賽為國際合成生物學界每年一度的盛事。iGEM由麻省理工學院於2004年創立,旨在促進學生在合成生物學的學習、交流與合作,以培養合成生物學人才。比賽隊伍須利用基本且可交替的生物部件,設計及建立有效的生物系統。參賽作品水平超卓,有效推動解決醫學、食品營養、能源及環境等方面難題的硏究。
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