■HKJSS團隊憑「吸銅機器」奪得iGEM金獎。左起︰龔錦芊、葉詩敏、陳絲嵐、楊子權。 香港文匯報記者 攝基因改造增「吸金力」 淨化食水消除污染
生命奇妙而神秘，科學家多年來孜孜不倦地探尋，期望掌握當中原理，進而「二次」設計與創造，基因工程便是其中的焦點領域；藉着推廣培育，香港中學生亦能發揮所長，成為小小的「生命工程師」。來自5所中學三十多名學生組成的HKJSS團隊，成功改造大腸桿菌的基因將之變成「吸銅機器」，為解決食水重金屬污染問題帶來創新視角。他們上月初於全球最大型的國際基因工程生物機械競賽（iGEM）中，為香港首度奪得中學組金獎。香港文匯報邀請多名學生代表及領隊老師分享得獎項目，並透過他們的體驗，就本港生物科技教育作出反思。
■香港文匯報記者 詹漢基
今年的iGEM於美國波士頓舉行，共有來自四十多個國家及地區逾350支隊伍參加中學及大學組賽事。由仁愛堂田家炳中學、滙基書院（東九龍）、五旬節中學、保良局何蔭棠中學及德蘭中學學生組成的HKJSS聯校隊伍，憑着以基因工程修改大腸桿菌，大大增加其吸取重金屬的能力，成為首批於中學組奪金的香港隊伍。
水乃生命之源，乾淨食水對人類來說無比重要。仁愛堂田家炳中五生龔錦芊及五旬節中學中五生楊子權介紹說，整個項目源起於2015年的「鉛水」事件，引發市民對食水安全的關注。隊伍認為當中科學問題大有探討空間，「我們做了問卷調查，訪問不少市民、農夫，甚至金魚街商販，得知他們對水的關注度甚低，也不會特意處理水中的重金屬。」
何蔭棠中學中五生葉詩敏，頭頭是道地說明大腸桿菌的特質，「大腸桿菌與生俱來就有吸金屬能力，但細胞機制會自動平衡體內重金屬含量，故會將吸收過多的重金屬排出身體。」
在芸芸重金屬中，銅於水中的含量相對易檢測，加上香港養魚業普遍面對較大的銅污染挑戰，團隊遂選取銅作實驗，並期望成果可為解決其他重金屬污染問題帶來啟示。
改細胞技術 增吸銅能力
東九龍滙基書院中五生陳絲嵐提到，在細胞層面，大腸桿菌擁有CusF的蛋白，負責將銅排出體外，而另一種名為MT的金屬硫蛋白，則具有吸取重金屬的能力。所以團隊便基於基因工程技術，分別構思兩種策略，「首先是『刪除』，即將生產CusF運輸蛋白之基因敲除，讓銅留在細菌體內；第二招則是加強吸銅能力，我們將能製造MT蛋白的DNA序列放進大腸桿菌體內，希望提升吸攝效果。」
團隊翻查海量資料，最終選定了包括CusF在內數種有可能控制銅排出機制的基因，並從日本的大學研究所訂購改造後的大腸桿菌；另一邊廂，隊伍設計了幾款有可能產生MT蛋白的DNA序列，讓生物科技公司以化學方式合成DNA實體，隊伍隨後以「熱震」方法注入大腸桿菌進行改造。
成員分別將兩種基因改造大腸桿菌，放進不同濃度的銅離子溶液，葉詩敏說：「我們利用色譜儀，每兩個小時量度一次溶液的穿透度，從而判斷吸銅效果如何。」
經過多番測試，團隊確認敲除CusF基因能讓銅停留在桿菌內，經2小時及4小時後，溶液中銅離子濃度分別減少約18%及27%，效能較沒基因改造的桿菌高一倍；至於修改MT蛋白基因亦能增加桿菌吸銅能力，16小時後溶液中銅離子濃度減少31%，下降幅度亦較一般桿菌的14%多逾一倍。
團隊又以3D打印技術，製造了名為「B-CAD」的濾水裝置；只要將裝有大腸桿菌的透析管放進帶重金屬的水中，水中的銅離子由於較細小，能穿入透析管並被大腸桿菌吸收，達到淨化效果。團隊亦根據農夫的回饋，增加控制水流的裝置，並簡化機器使用程序。
繁殖成本低 電解變回銅
葉詩敏指，市面有活性碳等濾水材料，但濾芯需要定期更換，「而大腸桿菌可以自己繁殖，使用成本更低；加上細菌『吸飽』了銅後，只需要用火燒毀就會成為容易處理的固體，電解後甚至可以變回為銅，相信做法可以更加環保。」