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中大基因工程隊伍設計「RAPID」在國際遺傳工程機器設計競賽2018再度奪得金獎
香港中文大學(中大)工商管理學院、工程學院、醫學院生物醫學學院及理學院生命科學學院十二位本科生組成的基因工程隊伍,憑著設計快速辨別流感病毒的方法,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)世界賽中榮獲金獎。這是中大第七度在該比賽中奪金,成績驕人。
中大隊伍今年的參賽項目為「快速:核酸適配流感探針檢查器」(RAPID: RNA Aptamer Probe Influenza Detector)。流感等傳染病一直威脅著香港以至全球人類健康,但由於初期症狀如咳嗽、發熱等與傷風相似,很多人將兩者混為一談,未能及時對症下藥。即使醫生診斷為流感,亦須在實驗室測試病毒樣本,才可確定病毒類型(即甲、乙或丙型)及其亞種(如H1N1、H5N1及H7N9等)。大部分病毒樣本測試需時一天或更久,可能錯失控制疫情的黃金時間。中大基因工程隊於是研發一套流感病毒快速測試系統,能夠利用病毒的核糖核酸(Ribonucleic acid,簡稱RNA)分辨其種類,約半小時內便有結果。患者僅需要一部智能手機、一個小巧的探測儀和配件,便可安坐家中自行檢測是否染上流感,及時求醫,減少流感的傳播。
這個測試利用了一款螢光核酸適體(Light-up RNA Aptamer)的設計。當改造過的螢光核酸適體與另一核酸分子相配結合時,它的結構會轉變而導致發出可見的螢光,顯示屬於某種病毒的序列是否存在。這款適體的設計理論上能檢測任何一種核酸分子,包括流感及其他病毒的基因序列。中大基因工程隊設計了一個便攜式螢光探測儀用以檢測適體發出的螢光。隊伍亦基於機器學習的方法設計了一個手機應用程式對檢測結果進行分析。這個設計有望幫助普通市民更加方便快捷的檢測流感病毒。
中大基因工程隊在計劃的初期收集了本地及鄰近國家市民的意見,發現大部分受訪者表示不能分辨流感和感冒的症狀,他們對能自行檢測是否患上流感的裝置感興趣,並樂意付款購買。隊伍又諮詢傳染病專家,專家認同該產品有潛質可幫助市民在家中進行自我測試,而隊伍也根據專家的建議改善產品設計,讓產品更貼近使用者的需要。隊伍亦有訪問家庭醫生,了解現有的快速流感測試,以求令隊伍的產品更有競爭力。
基因工程隊的指導教授之一、中大生命科學學院副教授陳竟明教授表示:「這次比賽,主修不同科目的同學都能夠各自發揮所長,由研究如何開發產品設計,到設計生物零件,均操作實騐,各司其職,亦合作無間。同學們參加這次比賽,亦學會了做報告和演說技巧,與其他來自頂尖大學的學生切磋交流,獲益良多。」
iGEM比賽簡介
今年共有365隊來自世界各地的隊伍參賽,只有114隊奪得金獎。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。