社科在线——记南京工业大学NJTech‑China iGEM 2026战队
张阿磊
5‑羟基色氨酸（5‑HTP）作为血清素与褪黑素的直接前体，在调节神经、改善睡眠、舒缓焦虑等方面效果突出，目前广泛用于医药与保健食品行业，市场需求持续攀升。但是，5-HTP传统的植物提取法和化学合成法存在明显短板：植物提取受原料与自然条件约束，成本高、效率有限；化学合成工艺繁琐，还会带来环境压力，难以满足绿色制造的要求。
合成生物学技术为5‑HTP绿色生产带来新的可能性，该技术利用微生物以葡萄糖等可再生原料合成产物，具备原料易得、周期短、环境友好等优势。不过这种合成方法仍存在几大关键瓶颈：色氨酸羟化酶活性与稳定性不足；关键辅因子BH₄合成再生效率低下；细胞内前体色氨酸供给不足。如何实现酶、辅因子与代谢网络的协同优化，是实现5‑HTP的从头高效合成的核心难题。
国际基因工程机器大赛（iGEM）被誉为“合成生物学界的奥林匹克”，是合成生物学领域极具影响力的国际学生科创赛事。
我国合成生物学界十分重视这项赛事，特别是南京工业大学NJTech‑China iGEM 2026战队，以大肠杆菌为底盘，从三方面开展研究：筛选并利用人工智能改造色氨酸羟化酶；构建并强化胞内羟化酶辅因子BH₄的合成与再生系统；羟化模块导入色氨酸合成底盘构建5‑HTP从头合成细胞工厂。他们通过关键酶羟化酶性能提升、辅因子BH₄高效循环、代谢网络协同调控，搭建了一套高效的5‑HTP微生物合成体系，力求让实验室里的科学创新落地生根，创造真实的社会价值。
实验室发酵罐操作
多科协同聚力，各司共筑科研梦想
合成生物学是典型的交叉学科，完整的iGEM项目离不开实验攻坚、理论建模与社会实践的协同配合。南京工业大学NJTech‑China iGEM 2026战队是一支汇聚生物、计算机、工程、设计、社科多学科学生的参赛队伍，下设湿实验组、干实验组、人类实践组，各组分工协作、优势互补，合力推进项目研发。
其中，湿实验组承担将理论设计落地为实验现实的核心任务，围绕羟化酶活性不足、辅因子BH4供给受限、前体底物赖氨酸匮乏三大技术瓶颈展开攻关。队员完成新型色氨酸羟化酶挖掘筛选，对人工智能辅助改造得到的色氨酸羟化酶变体开展质粒构建、异源表达与表征筛选，获得催化活性、热稳定性双重提升的优良酶变体；在大肠杆菌底盘内完整搭建BH₄合成 再生循环通路，解决外源添加昂贵辅因子带来的成本痛点；进一步改造底盘代谢网络，实现以廉价葡萄糖为唯一初始碳源从头合成L 色氨酸，保障反应前体的胞内充足供给。战队将关键酶模块、辅因子模块、色氨酸合成底盘进行整合，构建完整5 HTP从头合成细胞工厂；经过培养基、补料策略、碳源类型多轮发酵优化，最终实现无需外源添加色氨酸、无需外源补加BH₄，5 L发酵罐从头合成5 HTP产量可达20 g/L，收率约为0.157 g/g葡萄糖，远高于目前国内外文献报道从头合成5-HTP的最高水平8.58 g/L。
干实验组以计算建模、程序开发、数据可视化为核心工作。通过数学模型模拟推演基因回路运行规律与胞内生化反应动力学，为酶筛选、位点突变、辅因子通路调谐提供前瞻性理论指导，减少湿实验试错成本，最终筛选得到的最优突变体活性较原先野生型提高了5.4倍。同时承担实验结果可视化输出等工作，把复杂晦涩的分子机制、代谢通路转化为直观易懂的展示成果，让科研内容便于理解与传播。目前项目网页已在IGEM官方网站公开展出。
人类实践组搭建起实验室科研与社会大众沟通的桥梁。战队聚焦科普宣讲、行业社会调研、实地走访与公益科普活动，广泛收集公众、行业专家的真实意见与现实诉求，并将调研得到的社会反馈反哺到项目迭代优化之中，让科研走出实验室围墙，在追求技术性能突破的同时赋予项目人文温度。目前已经参与全国各地与合成生物学相关的大会共7场，采访全国多所高校的专家学者共9名，在南京当地的暑托班，初中，高中，社区等地组织宣讲活动，完成各年龄段科普全覆盖。
从实验室深夜里的实验摸索，到不同专业思维的碰撞交融；从怀揣科研理想相聚，到并肩向着国际赛场奋力奔跑，NJTech‑China战队始终以青春之名，奔赴合成生物学的山海。
（深圳科兴制药参观交流）
走出象牙塔，在产学研交流中开阔视野
真正的科研创新，不能局限于一方实验室。为了解产业真实痛点，打通实验室成果与产业应用之间的鸿沟，队伍辗转奔走于各类学术博览会、行业研讨会、跨校交流会与企业研发一线，在交流学习中校准项目方向，汲取前行力量。
2026年4月，战队亮相第四届合成生物学产业博览会。队员认真参与大会主论坛、圆桌研讨，深耕“生物制造与新材料”专题论坛，学习发酵工艺、PHA新材料、酵母细胞工厂等产业前沿进展。会议间隙主动对接湖南麦肯伟科技、汉和生物等企业，围绕酶制剂开发、微生物发酵工艺面对面交流，充分了解产业端的现实需求，为项目后续落地积累宝贵经验。
同年5月，第二届全国绿色生物制造产学研合作研讨会在南京举办，战队受邀全程参会，认真聆听谭天伟、陈坚等多位院士专家的前沿报告，研读《生物解决方案的价值增长和繁荣——展望2035（中国版）》，深刻理解绿色生物制造服务国家双碳战略的时代意义。队员走访企业展台，和尚科生物、诺和新元等企业开展双向交流，同时和全国各地高校团队互通竞赛经验，将产业视角带回课题研发，做到以赛促研，以研促产。
在2026酶工程前沿技术与创新发展大会现场，战队聚焦AI辅助酶改造、多酶体系构建等热门议题，认真吸收行业前沿思路。通过和高校教授、企业技术人员深度探讨，摸清了工业酶产业化的现实瓶颈，也直接启发了5‑HTP合成通路的优化方案，让战队的菌株改造、工艺升级、工业化落地路线变得更加清晰。
跨校交流同样是备赛路上的重要一课。在iGEM华东地区交流会上，战队认真学习官方评审标准，积极参与项目路演和海报展示，和南大、同济、复旦、上交等多所名校队伍同台交流。从元件设计、建模思路，到科普实践、网页开发，大家毫无保留分享经验，清晰找到自身不足，精准打磨项目细节。
战队还奔赴深圳、香港，参与首届Grand APiC亚太iGEMer青年合成生物学交流大会。在南科大主会场，解锁生物智造产业落地的全新思路；在模拟答辩环节，完整展示战队的5‑HTP生物从头合成项目，虚心接受评委和各校队伍的点评提问，逐项查漏补缺、优化答辩逻辑。香港分会场的国际学术氛围，更是让战队跳出固有思维，看见了全球合成生物学的科研视野，格局和眼界都得到了极大拓宽！
纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。为近距离感受生物医药完整产业链，战队走进科兴制药开展企业参访。队员参观企业研发长廊、标准化生产车间，实地观摩重组蛋白药物从靶点研发到工业化量产全流程，厘清实验室小试和工业放大之间的技术鸿沟。座谈交流中，队员结合自身5‑HTP课题，围绕发酵放大、产物纯化、商业化落地向企业专家请教。此次研学让队员真切体会到：一项合成生物学成果想要真正落地，创新之外，务实的产业思维必不可少。
科普传星火，让科学拥有烟火温度
科研的价值不止于竞赛赛场，更在于服务社会、启迪大众。NJTech‑China战队坚持把科普实践作为项目不可分割的一环，走进校园、深入社区乡村，把合成生物学知识送到更多人身边。
在校园之中，战队开展“科学解忧，链动心安”主题科普活动，将5‑HTP生物合成项目和心理健康关怀巧妙结合。5‑HTP能够舒缓压力、改善睡眠情绪，战队以此为切入点，搭设科普摊位，面向全校师生讲解项目的绿色合成思路。现场设置趣味问答，搭配解压卡片、iGEM专属文创周边，同学们在轻松的互动中读懂微生物合成如何为情绪解压提供新思路，实现前沿科学与心灵关怀的双向融合。
盛夏时节，战队走出大学校园，奔赴浦口白马社区、大黄村党群服务中心开展两场社区公益科普。在白马社区，队员面向全年龄段居民科普5‑HTP与睡眠、情绪健康的关联，把竞赛科研项目搬到居民家门口；走进大黄村暑期托管班，面向乡村留守儿童开展趣味微生物课堂，用通俗生动的案例打破“细菌全部有害”的刻板印象，借助演示实验为孩子们揭开微观世界的奥秘。一束科普星火，足以点亮少年梦想。战队始终相信，每一次真诚的科普，都是在基层土壤中播撒科学的种子。
征途未止，青年科创奔赴更远山海
无数个日夜的实验攻坚，数十场产学研的思维碰撞，一次次扎根基层的科普实践，拼凑出他们热气满满、收获满满的2026 iGEM备赛之路。
从最初一个模糊的科研构想，到干湿实验体系逐步完善；从闭门深耕实验，到主动对接产业、服务社会、拥抱大众，队伍在合成生物学的赛道上，一步步沉淀、一点点成长。
前路漫漫，步履不停。距离正式的iGEM国际大赛越来越近，队伍也进入了最后的冲刺打磨阶段。未来，会把所有交流研学、调研实践的收获全部落地，持续迭代酶改造方案、优化微生物合成通路，打磨建模、网页、人文实践全链条内容。
以合成为炬，赴科创山海。NJTech‑China iGEM 2026战队将继续深耕绿色生物制造领域，以踏实科研回应时代需求。期待在国际赛场之上，展现南工大青年的科创风采，用合成生物学的青春力量，书写属于新时代青年科研人的答卷！
（深圳APiC大会集体合照）
南京工业大学NJTech–China iGEM 2026战队简介：
指导老师：
张阿磊，南京工业大学生物与制药工程学院教授，2018年获南京工业大学生物化工专业博士学位，师从欧阳平凯院士，主要从事可再生氮素生物转化合成高值含氮分子的基础研究及应用开发。入选第十届中国科协青年人才托举工程和江苏省青年科技人才托举工程，主持国家自然科学基金项目（面上和青年）、中国博士后科学基金面上项目等科研项目。在Green Chem、Chem Eng J等期刊发表学术论文40余篇。
陈飞飞，南京工业大学生物与制药工程学院副教授。2019年获华东理工大学生物工程与技术专业博士学位；2017年至2018年于英国曼彻斯特大学Manchester Institute of Biotechnology进行联合培养；2023年加入南京工业大学生物与制药工程学院。主要研究方向为医药中间体等含氮功能分子的酶催化合成技术开发，涉及酶基因挖掘、蛋白质工程改造、计算模拟、多酶级联反应体系构建等。主持国家自然科学基金项目（面上和青年）、中国博士后科学基金面上项目等科研项目。在JACS、ACS Catal、Org Lett等期刊发表学术论文30余篇；申请发明专利5件。参编教材两部，获上海市自然科学二等奖一项。
郑妍，南京工业大学生物与制药工程学院副教授，2025年获天津大学合成生物学专业博士学位，师从元英进院士。研究方向为基于深度学习与计算生物学的关键酶功能预测、智能挖掘与从头设计，在Nature Communications、Biotechnology Advances、Science China Life Sciences等期刊发表SCI论文。参与国家重点研发计划项目2项，创新研究群体项目1项。
陈可泉，南京工业大学教授、博导，2019年入选国家高层次人才青年项目。入选江苏省“333工程”培养对象、江苏高校“青蓝工程”中青年学术带头人、江苏省“六大人才高峰”高层次人才。近年来获国家技术发明二等奖1项、教育部技术发明奖二等奖1项、中国石油和化学工业联合会技术发明一等奖、二等奖各1项、侯德榜化工科技青年奖1项；在Angew Chem Int Edit、Chem Eng Sci、Green Chem等刊物发表SCI论文100余篇，获得授权的国家发明专利40余项，出版学术专著1部；承担了国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目、中央军委装备预研专项等多项科研项目，与德国Covestro公司、芬兰 UPM 公司、中国兵器集团、中国海油集团、中国石油集团、中国石化集团等多家企业开展了项目合作。
队长/组长：
宋学安，南京工业大学2011学院（创新创业学院）生物工程专业本科三年级学生，曾获得三次校二等奖学金，获得2025年校三好学生称号。作为第一负责人主持国家级大创项目1项，主导2026年IGEM（国际基因工程机器大赛）湿实验。
邓禹，南京工业大学2011学院（创新创业学院）生物工程专业本科三年级学生，担任学习委员和书院（生工拔尖）2401班主任助理，在校多次获得学院一等奖学金，目前担任2026 IGEM NJtech-China的负责人之一，曾在Chemistry Select上发表研究性论文，同时作为核心成员参与南京工业大学生物与制药工程学院国家级大学生创新创业训练计划项目。
郑天恩，南京工业大学2011学院（创新创业学院）机器人工程专业本科二年级学生，主要关注机器人、人工智能与计算生物学交叉领域。参与MOF材料AI反向设计、聚氨酯材料Resilin蛋白仿生设计及AI驱动酶改造等课题研究；现任NJTech-China iGEM团队Leader。作为第一负责人主持“Doggy Box”具身智能机器狗配送系统省级大学生创新创业项目；曾在宇树科技集团实习6个月，参与宇树B2巡检机器狗在郑州富士康新能源汽车研发中心的项目交付。以发明人身份参与申请“基于拓扑生成与可微分优化的机器人自动化生成方法”发明专利，申请已获国家知识产权局受理；参与开发PreciseAnnot智能标注工具系统V1.0并获软件著作权，另有两项发明专利在投。获第七届中国机器人技能大赛双足短跑项目三等奖；参加联合国驻日内瓦、维也纳总部实地交流项目，并获世界联合国协会联合会秘书长推荐信。
张涛，南京工业大学生物与制药工程学院生物工程专业本科四年级学生，现任NJTech-China iGEM 2026战队湿实验组组长。主要参与5-HTP生物制造体系构建，围绕关键限速酶5-TPH开展同源序列分析、突变体构建、蛋白表达与纯化验证，并参与5 L发酵调控及HPLC检测。曾获“天正杯”大学生化工设计竞赛省级三等奖、大学生生命科学竞赛省级三等奖及多项校级奖学金。主持校级大学生创新创业训练计划；以第三作者参与微生物盐适应性预测模型SuSha研究，相关论文发表在Engineering Microbiology。
