Zespół zdobywa złoto za badania iGEM w Paryżu

Kadet 1. klasy Akademii Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych Cosmo Cao przeprowadza eksperyment w ramach swoich badań. Cao był częścią 17-osobowego zespołu kadetów iGEM Akademii, który zdobył złoty medal za badania nad boreliozą podczas międzynarodowego Wielkiego Jamboree Maszyn Inżynierii Genetycznej w Paryżu w dniach 2–5 listopada 2023 r. (Zdjęcie dzięki uprzejmości dr Jordana Steela)

Autorzy: Randy Roughton i Jeff Troth
Komunikacja strategiczna Akademii Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych

AKADEMIA SIŁ POWIETRZNYCH USA, Kolorado.- Badania nad boreliozą pomogły zespołowi zdobyć złoty medal na międzynarodowym Wielkim Jamboree Maszyn Inżynierii Genetycznej w dniach 2-5 listopada.

Złoty medal jest drugim zdobytym przez zespół w Paryżu w ciągu ostatnich czterech lat. W 2022 roku zdobyli także srebro.

iGEM ​​to największa społeczność zajmująca się biologią syntetyczną i najważniejszy konkurs z zakresu biologii syntetycznej dla uczniów szkół średnich i studentów. Zespoły łączą techniki biologii molekularnej z koncepcjami inżynieryjnymi, aby stworzyć nowatorskie systemy biologiczne.

Zespoły identyfikują rzeczywisty problem zgodnie z definicją zawartą w kryteriach. Wykorzystują modele biologiczne, inżynieryjne i obliczeniowe do projektowania i badania rozwiązań z wykorzystaniem bioinżynierii i biologii syntetycznej. Kadeci reprezentują pięć różnych dyscyplin akademickich.

Zespół iGEM jest dostępny dla wszystkich kadetów, niezależnie od kierunku studiów.

„Cokolwiek Cię interesuje, możesz wykorzystać swoje umiejętności”. – powiedziała kadetka pierwszej klasy Marion Posner, absolwentka biologii. „Możesz opracować projekt, który rozwiąże rzeczywisty problem, korzystając z biologii syntetycznej”.

Przyciąganie, hamowanie i wykrywanie bakterii przenoszących boreliozę

Interdyscyplinarny projekt zespołu iGEM, Lyme-AID, to genetycznie zmodyfikowany system, który wykorzystuje trzyetapowy biosensor do przyciągania, hamowania i wykrywania bakterii powodujących boreliozę.

Obecnie wyniki testów wykrywających boreliozę mogą zająć 48 godzin. Podobnie objawy mogą nie pojawić się przez trzy do 30 dni. To opóźnienie w wykryciu bakterii przenoszących chorobę opóźnia leczenie i zapobieganie możliwym objawom na całe życie.

Zespół poczynił postępy w badaniach nad projektem opłacalnego, wydajnego i łatwego w użyciu systemu wykrywania wczesnego stadium boreliozy. Rozwiązaniem zespołu jest Lyme-AID, plaster naklejany, powiedział Posner.

Kadetka 1. klasy Akademii Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych Marion Posner, po lewej stronie, podpułkownik Kristi McElmurry z Wydziału Biologii w środku i podpułkownik Hershel Lackey z Wydziału Chemii pracują nad określeniem odpowiedniego poziomu zasolenia dla rozwiązanie. (Zdjęcie dzięki uprzejmości kadeta 1. klasy Nathana LaBarre)

Badania kadetów na chorobę z Lyme

Badania kadetów obejmowały wywiady z osobami dotkniętymi tą chorobą. Rozmawiali z pierwszą kobietą-pilotką Thunderbirda Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych, emerytowaną płk Nicole Malachowski, rocznik 1996. Absolwentka Akademii jest także krajowym mówcą i orędownikiem kilku kwestii, w tym świadomości skutków boreliozy. Małachowski w 2017 roku przeszedł na emeryturę ze względu na późną chorobę neurologiczną przenoszoną przez kleszcze.

„Społeczność osób chorych na boreliozę wierzy, że nauka wypełni lukę między aktualnymi wytycznymi medycznymi a rzeczywistymi doświadczeniami pacjentów” – powiedział Malachowski. „Nie jest dla mnie zaskoczeniem, że innowacyjni kadeci i wykładowcy w zespole iGEM to ci, którzy przełamują bariery w tej przestrzeni. Ich postępy naukowe przyczynią się do zwiększenia liczby prac nad udoskonalonymi testami, które rzeczywiście uratują życie i zapewnią wzrost pozytywnych wyników leczenia pacjentów”.

Szeroki zakres wiedzy prowadzi do działania

Różnorodność dyscyplin akademickich zespołu, od biologii, przez chemię, po informatykę, pomogła mu spełnić kryteria sędziów iGEM umożliwiające zdobycie jednego ze złotych medali w konkursie.

Podchorążka pierwszej klasy Elizabeth Cassidy współpracowała bezpośrednio z ekspertami z Laboratorium Badawczego Sił Powietrznych zajmującymi się aptamerami, aby ustalić, w jaki sposób zespół mógłby wdrożyć je w laboratorium Akademii w celu wykrywania bakterii przenoszących choroby w białkach, toksynach i żywych komórkach.

Aby zwiększyć świadomość na temat chorób przenoszonych przez kleszcze, kadetka 1. klasy Amanda Schaefbauer kierowała produkcją przez zespół książki dla dzieci „Tick Bite Triage”.

Podczas zjazdu kadet 3. klasy Raj Raghulan stworzył i zakodował witrynę internetową zespołu oraz współpracował z międzynarodowymi studentami, aby wziąć udział w pierwszym w historii międzynarodowym międzynarodowym hackathonie iGEM i wygrać go.

Związek ze zwalczaniem boreliozy

Kadetka pierwszej klasy Emma Redmond zainspirowała zespół do skupienia się na badaniach nad boreliozą. Mieszkanka Nowego Jorku była już zaznajomiona z tą chorobą ze względu na jej wpływ na jej rodzinny region. Przypomniała sobie także jednego z nauczycieli gimnazjum, który zmarł z powodu powikłań boreliozy.

„Sprawdzaliśmy, które schorzenia stanowią ciągły problem zdrowotny, ale prawdopodobnie nie dysponowaliśmy badaniami medycznymi ani postępem, aby sprostać takim potrzebom” – powiedział Redmond. „Prowadząc te badania, odkryłem, że borelioza może zrujnować życie. Jednak obecna diagnoza i odpowiednie metody leczenia nie pozwalają na wykrycie infekcji na tyle wcześnie, aby zapobiec objawom trwającym przez całe życie. Nasze dalsze rozmowy z pacjentami potwierdziły potrzebę opracowania lepszego systemu wcześniejszej diagnostyki. Kiedy elementy zaczęły układać się w całość, stało się jasne, że badania w tej dziedzinie mogą nie tylko wpłynąć na medycynę, ale także na życie ludzkie”.

Zespół iGEM Akademii Sił Powietrznych Stanów Zjednoczonych zdobył złoty medal za badania nad boreliozą podczas międzynarodowego Wielkiego Jamboree Maszyn Inżynierii Genetycznej w Paryżu w dniach 2–5 listopada 2023 r. (Zdjęcie dzięki uprzejmości dr Jordana Steela)