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三項香港中學科研報告 獲頒國際基因工程生物機械競賽銅獎

2018/10/29 — 18:54

圖片由聯隊提供。

圖片由聯隊提供。

誰說中學生做不了科學研究?香港多家中學日前參與美國麻省理工學院舉辦的國際基因工程生物機械競賽 (iGEM),均奪得銅獎殊榮。更重要是,他們的研究結果亦可用應於不同範疇,幫助科研發展。

有份參與 iGEM 的包括荃灣公立何傳耀紀念中學、保良局羅氏基金中學的 HCY LFC 聯隊,聖士提反書院及迦密柏雨中學的 HKJS 聯隊,以及滙基書院(東九龍)、五旬節中學、仁愛堂田家炳中學,以及保良局何蔭棠中學組成的 Hong Kong JSS 。研究工作絕不兒戲:由搜集和分析資料、訪問,以及撰寫報告,每一步都與大學研究一樣嚴謹。

DNA 納米機器 助監控小腦萎縮症病情

HCY-LFC 團隊以小腦萎縮症,或稱脊髓小腦運動失調症 (Spinocerebellar Ataxia)  為題進行研究。小腦萎縮症患者會因基因異變而出現行動不便和手眼不協調等問題。據香港小腦萎縮症協會資料顯示,現時全港少於 1,000 人患上此疾病,患者家庭每每要大量資金支付高昂的醫療支出,並需持續照顧患者。HCY-LFC 團隊就成功利用 DNA 納米機器,用以測量一種與小腦萎縮症三型相關的生物標記。這種測量方法雖然未完善,但仍然未來研究提供可行方法,以助醫療人員預先檢測疾病惡化監控病症。

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分解 PET 物料成甲烷 或提供「另類」能源

另一支研究隊企 HKJS 聯隊研究則集中研究常見於塑膠產品的聚對苯二甲酸乙二酯 (PET) 。科學家已知 PET 會對環境造成影響。此前已有研究發現,酶素 PETase 和 MHET 能經過多個步驟將 PET 分解為對苯二甲酸和乙二醇 (Ethylene glycol) 。分解後出現的乙二醇,再可被大腸桿菌 K-12 株群分解成二氧化碳。雖然此類方法可將 PET 分解,但仍會釋出溫室氣體少量二氧化碳,或會增加氣候變化問題。研究隊伍就嘗試改造大腸桿菌固氮酶 (Nitrogenase) 內的 nifD 的胺基酸殘留物 ,從而改變基質活性位點,令二氧化碳可經多電子還原,轉化成甲烷。由此產生的甲烷則可用作不同工業用途,包括提供能源等。

大腸桿菌新方法 控制水中重金屬水平

Hong Kong JSS 團隊,就希望可以改善魚菜共生 (aquaponics) 的種植方法。研究隊伍指出,魚菜共生雖然可令土地使用效率,卻一直受水份含重金屬問題影響。這類重金屬會影響魚類和植物健康,除減低生產效率外,養殖循環也無法維持。因此,他們希望採用開發成本較低的大腸桿菌,改變其基因,使其可以金屬琉蛋白 (Metallothionein) 控制水中重金屬,特別是銅的水平。團隊在報告中指,曾有研究發現這種蛋白可保護生物免受金屬中毒及氧化壓力影響。大腸桿菌本身有一定的重金屬吸收能力,但研究人員再嘗試加入 Metallothionein-1 基因,增加其吸收能力,形成「生物過濾器」。他們初步發現效果理想,但仍提出未來需研究怎樣控制吸收金屬強度,以確保動植物可健康成長。

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除中學以外,香港大學、香港科技大學、香港中文大學亦有派出隊伍參加比較,更奪得金獎嘉許。所有參加了 iGEM 的多國院校亦已將研究資料和報告全數上載至官方網站,有興趣的讀者可以瀏覽了解更多。 

參考資料:
iGEM Wiki 2018, A synthetic approach to absorbing copper in aquaponics / Hong Kong JSS
iGEM Wiki 2018, The Evolution of BioTech: The Future of Energy / HKJS
iGEM Wiki 2018, A Self-Assembled DNA Tweezer Nanomachine - New Approach for the Diagnosis of Spinocerebellar Ataxia (SCA3) / HCY-LFC

文/Edward Ho、審核/Alan Chiu

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