Студенты МГУ имени М.В. Ломоносова были представлены тремя командами: командой Moscow на базе биологического факультета МГУ, участвующей в конкурсе уже третий год (https://2021.igem.org/Team:Moscow), новой командой LMSU, состоящей из студентов биологического и биотехнологического факультетов МГУ (https://2021.igem.org/Team:LMSU), и совместной командой МФТИ и факультета фундаментальной медицины МГУ MIPT_MSU (https://2021.igem.org/Team:MIPT_MSU). Все три проекта, разрабатываемые командами, были удостоены золотых медалей на конкурсе iGEM 2021, а проект команды LMSU вошел в пятерку лучших проектов по направлению “Еда и питание”.

iGEM (International Genetically Engineered Machine) — это всемирный конкурс проектов студентов и аспирантов в области синтетической биологии, существующий с 2003 года. В этом году в iGEM участвовали 343 команды из 44 стран мира. https://igem.org/

Ректор МГУ академик В.А. Садовничий: «Победа студентов МГУ на международном конкурсе по инженерной биологии iGEM 2021 – это свидетельство большой работы преподавателей и ученых МГУ в области синтетической биологии. Данное направление – одно из приоритетов для биологического и биотехнологического факультетов, факультета биоинженерии и биоинформатики, а также научно-образовательной школы МГУ «Молекулярные технологии живых систем и синтетическая биология». По ряду направлений с ними активно взаимодействуют и исследователи нашего факультета фундаментальной медицины. Полагаю, что в основе успеха студентов МГУ на престижном международном конкурсе лежит не только качество их подготовки, но и синергия различных научных подходов, которыми они овладевают, высочайшая концентрация научного потенциала в этой области науки, которая есть сегодня в МГУ. Драйвером дальнейшего движения вперед станет не только традиционная фундаментальность образования в МГУ, но и усиливаемая междисциплинарность как важнейшее качество научно-образовательного пространства университета».

Цель конкурса: решение проблем современного мира в области медицины, здравоохранения, защиты окружающей среды, промышленного производства, производства продуктов питания, перехода к зеленой экономике при помощи методов синтетической биологии. Особенностью этого конкурса является то, что над проектами команды работают в течение года. Команды сами предлагают проекты и осуществляют их всестороннюю проработку, которая включает работу в лаборатории, теоретическое моделирование, общение с экспертами и потенциальными пользователями, проработку бизнес-плана внедрения технологии, образовательную деятельность. В ноябре команды встречаются в Париже или Бостоне на финальной конференции для представления своих проектов и их оценки судьями. В этом году конкурс проходил в онлайн-формате.

«На данный момент это крупнейший конкурс в мире в области инженерной биологии и, наверное, биологии вообще. В нем участвуют более 5000 человек и более 300 команд со всего мира. Конкурс действительно очень необычный и прогрессивный, — рассказал Алексей Шайтан, научный руководитель команд МГУ, ведущий научный сотрудник кафедры биоинженерии биофака МГУ. — Студенты формируют команды, выбирают научно-прикладную задачу в области инженерной биологии и работают над ней в течение полугода-года, а затем представляют результаты на финальной конференции в Бостоне или Париже. Для работы ребятам высылается набор из более 2000 генетических деталей, созданных по определенному стандарту, так, чтобы из них, как из конструктора, можно было собирать различные генетические схемы. Студентам необходимо сочетать экспериментальную, теоретическую, компьютерную работу с активным взаимодействием с экспертами, бизнесом, возможными потребителями разрабатываемого продукта. Я обратил внимание на этот конкурс еще 10 лет назад. Долгое время российских команд не было представлено на конкурсе. В 2018 году на кафедре биоинженерии биологического факультета МГУ мы провели практикум по синтетической биологии, где рассказали студентам об основах инженерной биологии, научили работать с генетическими деталями».

В 2019 году Россия была представлена одной командой на базе биологического факультета МГУ (iGEM Moscow). В 2020 году Россия была представлена двумя командами, а команда iGEM Moscow впервые за последние 10 лет среди российских команд была удостоена золотой медали конкурса.

В 2021 году на конкурс было заявлено сразу семь команд из России. Для сравнения, в конкурсе 2021 года участвовали: Бразилия – 5 команд, Великобритания – 6, Казахстан – 1, Франция – 9, Германия – 13, Канада — 16, США – 47, Тайвань — 10, Гонконг — 10, Китай – 142.

Команда iGEM Moscow (https://2021.igem.org/Team:Moscow) представила проект miPression. Для конкурса ребята разработали идею молекулярного теста для диагностики ментальных заболеваний, в том числе депрессивного расстройства. В качестве биомаркеров они выбрали набирающие популярность микроРНК, а для детекции использовали dCas9 белки с флуоресцентным репортером. Тест сможет определить количество интересующих микроРНК по восстановлению свечения флуоресцентных белков. Таким образом, чтобы определить, отклоняется ли от нормы уровень биомаркеров, ассоциированных с определенным ментальным заболеванием, пациенту потребуется только анализ крови. Ребята надеются, что их система поможет психиатрам при постановке диагноза.

Основной состав команды iGEM Moscow этого года состоял из студентов кафедр биоинженерии, биофизики, биохимии биологического факультета МГУ, факультета биоинженерии и биоинформатики. Важное участие в организации команды также приняли студенты МФТИ, Санкт-Петербургского государственного университета, Первого МГМУ им. И.М. Сеченова и Тяньцзиньского университета в Китае. Лидерами команды являются Кирилл Решетников и Вера Сысоева.

Научным руководителем команды iGEM Moscow является доцент кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ Алексей Константинович Шайтан. Консультантами команды выступили декан биологического факультета, академик РАН Михаил Петрович Кирпичников, старший научный сотрудник Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Дмитрий Карпов, руководитель проектного офиса «Редкие (орфанные) болезни» ФГБНУ «Национальный научно-исследовательский институт общественного здоровья имени Н.А. Семашко» Елена Юрьевна Красильникова, менеджер по привлечению талантов компании БИОКАД Александр Ефремов и другие.

Активную помощь в реализации проекта оказали компании БИОКАД, HyTest, Хеликон, Qiagen, Lumiprobe, СкайДжин.

Команда iGEM LMSU (https://2021.igem.org/Team:LMSU/) представила проект ASCEND. Идеей проекта ASCEND является создание «вкусной водоросли» в качестве еды для дальних космических полётов. Спирулина уже используется в пищу, а с конструкциями, которые туда планируется ввести, ещё и приобретёт вкус, а может, и другие полезные свойства. Более того, «включение» и «выключение» гена в проекте команды регулируются длиной волны подаваемого света, проще говоря, светом. Это достигается с помощью введения оптогенетической конструкции. За время первого сезона проекта удалось разработать макет этой конструкции и подобрать подходящие промоторы для экспрессии данных генов с помощью флуоресцентного анализа в кишечной палочке. В следующем сезоне команда планирует создать прототип готового продукта.

Основной состав команды iGEM LMSU этого года состоял из студентов биотехнологического факультета МГУ и студентов кафедр биохимии, эмбриологии, высшей нервной деятельности, молекулярной биологии биологического факультета МГУ. Важное участие в организации команды также приняли студенты химического факультета и факультета ВМиК МГУ, а также Первого МГМУ им. И.М. Сеченова. Инструктором команды выступил аспирант кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ Петр Зайцев.

Научным руководителем команды iGEM LMSU является доцент кафедры биоинженерии биологического факультета МГУ Алексей Константинович Шайтан. Консультантами команды выступили декан биотехнологического факультета МГУ Анатолий Иванович Мирошников, директор Института физиологии растений РАН Дмитрий Анатольевич Лось, декан биологического факультета, академик РАН Михаил Петрович Кирпичников, старший научный сотрудник Института молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта Дмитрий Карпов, руководитель проектного офиса «Редкие (орфанные) болезни» ФГБНУ «Национальный научно-исследовательский институт общественного здоровья имени Н.А. Семашко» Елена Юрьевна Красильникова и другие.

Активную помощь в реализации проекта оказали компании Хеликон, Qiagen, СкайДжин, Клонинг Фасилити, Евроген.

Команда MIPT_MSU (https://2021.igem.org/Team:MIPT_MSU) представила проект “Final destination for cancer”. Идея проекта заключается в создании инновационной системы таргетной доставки лекарств для лечения различных заболеваний, в первую очередь, онкологических. Система состоит из 3 компонентов: внеклеточных везикул, белка синцитин-1 и мРНК. Внеклеточные везикулы, являясь естественным средством межклеточного транспорта различных соединений, предположительно обеспечивают низкую иммуногенность и токсичность данной системы. Синцитин — белок слияния, рецепторы которого оверэкспрессированы на поверхности многих злокачественных клеток. мРНК белков-онкосупрессоров же дополнительно модифицируется пси-сигналом ВИЧ для упаковки в везикулы белком Gag. Команде удалось не только сделать дизайн и осуществить сборку всех генетических конструкций, но и провести первые эксперименты in vitro, продемонстрировав потенциальную эффективность данной системы с использованием репортерной РНК GFP.

Основной состав команды iGEM MIPT_MSU этого года состоял из студентов физтех-школы биологической и медицинской физики МФТИ, а также химического факультета МГУ. Главным инструктором команды является Зубарев Илья Владимирович.

Активную помощь в реализации проекта оказали компании Thermo Fisher Scientific, Evogene, Люмипроб, Хеликон, СкайДжин, Диа-М, Евроген, СнапДжин, Эппендорф и Бизон Пицца, а также ФБМФ МФТИ.

Справочная информация

Команды от России в 2021 году и их проекты:

“Moscow” на базе биологического факультета МГУ, рук. Алексей Шайтан (биофак). Разработка методов диагностики депрессии на основе детекции микроРНК.

“LMSU” на базе биологического и биотехнологического факультетов МГУ, рук. Алексей Шайтан (биофак). Разработка космического питания на основе микроводорослей.

“MIPT_MSU” на базе факультета биологической и медицинской физики МФТИ и факультета фундаментальной медицины МГУ, рук. Илья Зубарев (Физтех/ФФМ МГУ). Система направленной доставки и сортировки РНК к раковым клеткам.

“Moscow_City” на базе НИЦ «Курчатовский институт», рук. Максим Патрушев (НИЦ КИ). Разработка тест-системы вируса герпеса у лошадей.

“Siberia” на базе Новосибирского гос. университета, рук. Сергей Седых (НГУ). Разработка системы доставки терапевтических белков в мозг через слизистую носа.

“MEPhI” на базе Обнинского филиала МИФИ, рук. Илья Клабуков (НМИЦ радиологии Минздрава). Разработка радиопротекторных белков для защиты человека в долгих космических путешествиях.

“Phystech_Moscow” на базе МФТИ и Сколтеха, рук. Георгий Носов (Физтех). Система предсказания взаимодействия микроРНК и длинных некодирующих РНК.

Результаты

Команды МГУ имени М.В. Ломоносова “Moscow” и “LMSU”, а также совместная команда МФТИ и МГУ “MIPT_MSU” удостоены золотых медалей, что отражает высокий уровень проектов и их проработки командами.

Команда МГУ имени М.В. Ломоносова “LMSU” вошла в пятерку лучших команд по треку “Best food and nutrition project”.

Команды “Moscow City” и “Siberia” удостоены серебряных медалей, а команда “MEPhI” — бронзовой медали.