蜜蜂救兵团

台湾阳明大学一班师生团队对此加以研究，最终终于找出方案，期望未来可以实施在未来的农产业上。

iGEM，是合成生物学界规模最大的竞赛。2004年起由麻省理工学院主办，全球各大学学生组队角逐。竞赛内容为基因工程的创意设计概念，以各种特殊的DNA作为元件，设计组合出一套生物系统，送入生物体中，使其发挥功能。

去年台湾参赛队伍，除了阳明大学外，还有台湾大学、交通大学、慈济大学等，共5个团队报名参赛。阳明大学iGEM团队在全球204个参赛队伍中脱颖而出，相当难能可贵。

做学生想做的

由阳明大学生医资讯研究所暨系统与合成生物学副教授张传雄、张菁芬博士及牙医学系助理教授黎万君带领的阳明大学团队，是台湾第一个报名iGEM竞赛的队伍。该校自2007年参赛至今已经第7年，累积丰富经验。

因此2013年除了该校学生外，还有台北美国学校师生加入见习，为报名高中组竞赛作准备。从2007年参赛主题：为糖尿病患设计的“调控葡萄糖恒定回路”、2008年为洗肾病人设计的“微生物洗肾机”，到2012年利用光合细菌减少环境中二氧化碳，每年的主题都是由学生自己提案、讨论出来的，并非教授主导决定的。

阳明大学iGEM团队每年都公开招募新军，不限系所。只要有兴趣，肯投入课馀时间与心力在准备比赛上，都能加入。

“训练生手是一个困难的过程，”张传雄表示，2013年的成员从一开始的四、五十位，慢慢自然淘汰，坚持到最后剩下21位。目前就读医学系3年级的队长陈劭伦，已连续投入2年。他指出，从脑力激荡提计画、上基础课程提升能力、分组实验，到最后产生报告，是非常难得的跨领域学习。尤其是团队成员将近八成由医学系学生组成，对于合成生物学、设计实验都还很生疏。

i G E M竞赛以海报与口头报告的形式呈现，阳明大学医学系2年级的廖柔谦是负责上台报告、答问的3位成员之一。

创意发想　合成生物学是结合工程学、生物学等跨领域的新颖科学。

张传雄解释，如果生命科学是拆解细胞的“逆向工程”（Reverse Engineering），那么合成生物学则是建构、兜起基因零件的“正向工程”（Forward Engineering）。这是利用基因元件设计一个系统，再以生物技术将其送入生物体内，制造出一个可以执行特定功能的生物机器。

“iGEM竞赛首重创意，”张传雄以去年为例指出，一开始由学生天马行空发想，然后从两百多个题目中选出一个主题，再试图以合成生物学的方法解决它。

提出蜜蜂消失议题的学生萧宥羽，因祖父在养蜜蜂，过去年年都有蜂王浆可喝。近年却明显越来越少，因而想解救蜜蜂。其他大学的创意发想也令人印象深刻。张传雄举例说，这届有个团队让大肠杆菌在不同阶段产生不同气味。在大量繁殖阶段会散发出香蕉气味，在后面稳定阶段则发出薄荷味道。因此当食物发出香蕉气味时，就知道它已经腐败了。另外，还有让细菌产生的照片、用细菌的讯息沟通来引伸罗蜜欧与朱丽叶的爱情故事等等，都值得学生们观摩学习。

蜂群崩溃症候群

iGEM竞赛根据学生设计出的系统可行性、实用价值、创意与报告呈现结果等项目来评分。去年阳明大学团队一举囊括了5项大奖，与蜜蜂消失议题的重要性、研发设计出Bee. coli的实用性有很大的关系。

早在2006年欧美国家即开始爆发大量养殖蜂群离奇失踪的现象。外勤工蜂一去不复返，却又找不到残体，蜂巢内仅剩下少数内勤蜂、幼虫、卵及蜂王等无法采集食物的老弱残兵，造成蜂群崩解、死亡。此现象被称为“蜂群崩溃症候群”。

阳明大学团队的报告指出，美国2012年有40至50%的蜜蜂死亡，造成1.5亿美元的损失。蜜蜂是大自然中植物繁衍最主要的授粉媒介，没有蜜蜂采花取蜜，人类将失去三分之一的粮食，如苹果、花椰菜、棉花、杏仁坚果类等仰赖蜜蜂授粉的植物都会受到影响。因此，没有蜜蜂的世界，不光只是没有蜂蜜可以喝，还可能对生态环境造成浩劫。

蜜蜂消失的原因复杂，有人将原因归咎于全球气候变迁，蜜蜂栖地减少；也有学者认为是农药、杀虫剂污染，蜜蜂将农药带回蜂巢里，生产出有毒的蜂蜜，破坏下一代的中枢神经系统，导致蜜蜂飞航能力、采蜜记忆力都受损。而病毒感染、真菌寄生等问题，更加剧蜜蜂的死亡。

张传雄指出，欧美学者多从侦测杀虫剂下手研究，阳明大学团队则利用改造大肠杆菌来解决蜜蜂遭遇真菌寄生、导致饿死的问题，为处于多重危机的蜜蜂，减少一项危害因子。

真菌（如霉菌）平常以孢子状态存在于环境中，在养分充足、有利于生长的环境中就会萌发。以它感染蜜蜂为例，蜜蜂沾染上真菌，其孢子会产生萌芽管插入蜜蜂的肠胃细胞中，然后在其中不断复制产生后代，吸收蜜蜂的养分，导致蜜蜂营养不良饿死。

Bee. coli的三重机制

阳明大学iGEM团队改造大肠杆菌，以类似鸡尾酒疗法来控制蜜蜂真菌寄生问题。大肠杆菌学名E.coli，团队将改造后的大肠杆菌取名Bee.coli。它以特殊的化学物质包膜，做成胶囊，与蜂农饲养蜜蜂的糖水混合，干燥成结晶颗粒。让蜜蜂吃下肚，就有对抗真菌寄生的功效。

Bee. coli一共设计了阻挡真菌进入、杀死已进入蜜蜂体内的真菌、杀死已感染失控的蜜蜂等3重回路机制。张传雄解释，真菌孢子萌芽管上有一种糖类（Mannost），蛋白质（FimH）侦测到它，就会释放糖分解酵素破坏它，以阻断孢子萌发，使其无法进入蜜蜂肠胃细胞中繁衍。

若侦测到蜜蜂已被真菌感染，引发免疫反应所分泌的化学物质（ROS），就能制造抗微生物蛋白（Defensin），杀死真菌。

万一蜜蜂体内的真菌量已失控过多，无法消灭，此时Bee.coli就会启动杀死蜜蜂的机制。自动产生的2个酵素，在蜜蜂肠道催化生成酒精，破坏蜜蜂脑部，让它在2小时内死亡，以免返巢感染其他健康的蜜蜂，造成集体死亡。

张传雄指出，一开始选择大肠杆菌，是因它的操作技术已相当纯熟，很容易放入基因；再加上大肠杆菌释放到环境中无法生存，没有危害环境的疑虑。即便如此，阳明团队还是设计了大肠杆菌自杀机制，它一旦离开蜜蜂体内，立刻见光死，以免改良过的大肠杆菌释放到田野间，杀死其他真菌。

张传雄表示，下一步要以蜜蜂内生的乳酸菌来取代大肠杆菌。“乳酸菌本来就存在蜜蜂体内，是有益菌，可以保护其免疫力。”以特殊化学物质包膜的“Bee. coli”，与饲育蜂群的糖水混合后，呈结晶颗粒，非常便利。或许可大量生产用于全球农业，并制造出用来诊断和治疗的产品。

申请专利权

阳明大学iGEM团队研发的Bee. coli，除了符合合成生物学概念、攸关社会福祉外，还具有实际运用的潜力。

比赛结束后，该团队仍有人留下来继续研究，期能将此结果实际运用在蜜蜂崩溃症候群的防治上。

张传雄表示，目前整个调控回路已在申请专利中， 尚未有厂商接洽生产，但已可以代蜂农侦测蜜蜂是否遭真菌感染，也能进行预防治疗。

期待在未来的日子里此技术能实际运用在农产业中。