Education
"Education is the most powerful weapon which you can use to change the world." – Nelson Mandela
Education has been one of the cornerstones of our iGEM project. With half of the members having experience as educators to middle school, high school and university students, we have been quite motivated to share our project and our ideas further to both the younger and older generations, in a fun and easy way. We wished to spark an interest in biology in the younger generation, as well as make people of all ages curious about innovations, biological advancements and iGEM.
Our project is quite ‘heavy’ to convey with only words, as such we decided that the most efficient way to communicate our ideas is to involve a more hands-on educational approach, in addition to adding fun twists, to convey the science behind our idea correctly. We have worked with finding an appropriate way to approach people of all ages and make a big synthetic biology project into an interactive story time, which we shared through our events.
From the beginning we were quite focused on working with Education as an excellence criteria, as 3 of the 7 members are educators, and our team member Marlene Metz devised a brilliant method to share the idea of a cortisol monitoring device with a younger audience as well as people unfamiliar with synthetic biology or biology in general. The Educational Storytime, as we have called it in the team, was shared through different events we participated in and was conceived early in our project phase.
Our Educational goals encompass two main aspects of our project. The first main Educational Goal is explaining synthetic and protein biology using LEGO. We wished to explain the complicated and main parts of the process of transcription, such as amino acids, ribosomes and plasmids, with a hands-on exercise. This concept was created and targeted mostly for middle school students, aged 11-15. In order to explain the three aspects of transcription - plasmids/genetic information, amino acids as building blocks, and ribosomes - a LEGO analogy was prepared. The genetic information to build their own protein was given to visitors as LEGO instructions. These were equivalent to what a ribosome reads and transcribes. In the world of synthetic biology they would be corresponding to a plasmid given to a bacterium. The building blocks here represent what a ribosome uses to make proteins, the amino acids. By following this concept, the visitors could use the LEGO bricks and to feel how it is to be an essential part of the protein synthesis - the ribosome themselves.
A little easier to understand and therefore targeted at an even younger audience like primary school students(aged 5-11), was the second aspect of the LEGO protein building. With this exercise, once the protein was completely assembled, it could hold an eraser - a non-LEGO brick. This eraser symbolized our molecule of interest - cortisol. The LEGO build could then be closed keeping the cortisol in place and showing how ligand binding and conformational change work.
Our second main Educational Goal was explaining our project idea through the medium of a short story. The short story was written for all ages and included parts that were more complex and parts that were easier, using many real-life analogies. We aimed to explain the basics of the endocrine system in the human body on the basis of cortisol to everybody starting at primary school level. Following this and a little more advanced, was the description of the glucocorticoid receptor(GR), for middle or high school students. Here we utilized the building of the LEGO proteins and a hand-crafted mailbox as analogy to help even the youngest understand. The last part of the story was about cortisol in stress and Addison's disease, and our project specifically. This part was mostly for high schoolers and adults, but also for some clever children who were able to understand as well.
We provide the whole story here on the wiki in several languages for everybody to read it again. We linked the wiki on the public events and hope parents and teachers can use this to read the story or use it as the basis for educational material for their children again.
All Educational goals were prepared ahead of time for all our events and presented to the correct audience we received at our stands discussions.
Please scroll a little further to read the story in the language selected!
Educational Storytime
The beginning of our Educational Storytime, DetectiMOL - the unexpected delivery of cortisol (NO: Den uforventet leveranse av kortisol),happened when our teammate Marlene Metz, began discussing with our team how to approach the theme of cortisol and cortisol binding and detection to a younger audience. Although different methods were recommended such as using PLUS-PLUS bricks, we decided to work with LEGOs, due to their universal abundance.
Everything began with a simple LEGO building exercise and Marlene and the team's fantasy did the rest.
Following the LEGO build we began envisioning a storyboard that can be taught to a young audience and divided it into three parts, The Problem, The Idea and The Solution. It goes as such.
Πώς ρυθμίζεται το σώμα σας;
Η λειτουργία ενός σώματος ρυθμίζεται από πολλά μικροσκοπικά μέρη πολύ μικρά για να τα δούμε και σε πολύ περίπλοκη αλληλεπίδραση. Αυτή η αλληλεπίδραση μπορεί να γίνει κατανοητή με κάτι παρόμοιο στον ορατό μας κόσμο: Την ταχυδρομική υπηρεσία.
Το σώμα σας αποτελείται από μικροσκοπικά κύτταρα που δημιουργούν διάφορα όργανα, και τα όργανα αποτελούν το σώμα σας. Φανταστείτε το σώμα σας σαν μια χώρα, κάθε όργανο σαν μια πόλη, κάθε κύτταρο σαν ένα άτομο με μια δουλειά. Σε αυτές τις πόλεις των κυττάρων εξελίσσεται συνεχώς μια καθημερινή ζωή, όπως ακριβώς και στον έξω κόσμο όπου βρισκόμαστε εμείς οι άνθρωποι. Και επειδή υπάρχουν τόσες πολλές πόλεις που αποτελούν μέρος της χώρας, πρέπει να μιλάνε μεταξύ τους για να διαχειρίζονται όλα όσα συμβαίνουν. Το σώμα σας αποτελείται από μικροσκοπικά κύτταρα που δημιουργούν διάφορα όργανα, και τα όργανα αποτελούν το σώμα σας. Φανταστείτε το σώμα σας σαν μια χώρα, κάθε όργανο σαν μια πόλη, κάθε κύτταρο σαν ένα άτομο με μια δουλειά. Σε αυτές τις πόλεις των κυττάρων εξελίσσεται συνεχώς μια καθημερινή ζωή, όπως ακριβώς και στον έξω κόσμο όπου βρισκόμαστε εμείς οι άνθρωποι. Και επειδή υπάρχουν τόσες πολλές πόλεις που αποτελούν μέρος της χώρας, πρέπει να μιλάνε μεταξύ τους για να διαχειρίζονται όλα όσα συμβαίνουν.
Το έργο της επικοινωνίας αναλαμβάνει η κεντρική-ταχυδρομική υπηρεσία, η οποία είναι ο εγκέφαλος στο κεφάλι σας. Ο εγκέφαλος έχει επίσης πολλά κυβερνητικά καθήκοντα, αλλά εδώ επικεντρωνόμαστε στην ταχυδρομική υπηρεσία. Πρέπει να έχει συνεχή επαφή με τις πόλεις των οργάνων για να γνωρίζει τι χρειάζονται και πώς να βοηθήσει. Ταυτόχρονα, οι πόλεις φροντίζουν ώστε η χώρα να εφοδιάζεται με τους κατάλληλους πόρους.
Πώς λειτουργεί λοιπόν η ταχυδρομική υπηρεσία;
Αυτή η ταχυδρομική υπηρεσία είναι γνωστή μεταξύ των επιστημόνων ως ενδοκρινικό σύστημα. Η επικοινωνία σε αυτό το σύστημα βασίζεται στις ορμόνες. Αυτό μοιάζει πολύ με την αποστολή μιας επιστολής. Μία από αυτές τις ορμόνες είναι η κορτιζόλη. Η κορτιζόλη ως γράμμα θα παραδώσει το μήνυμα στον εγκέφαλο, ότι χρειάζονται ορισμένους πόρους στο σώμα. Τα γράμματα κορτιζόλης αποστέλλονται σε συγκεκριμένες διευθύνσεις με το σωστό είδος γραμματοκιβωτίων, τα οποία ονομάζονται υποδοχείς. Υπάρχουν διάφοροι υποδοχείς που μπορούν να λάβουν την κορτιζόλη και να προωθήσουν το μήνυμά της στο κύτταρο που κατέχει τον υποδοχέα του γραμματοκιβωτίου. Αυτοί οι υποδοχείς είναι ο υποδοχέας γλυκοκορτικοειδών ή ο υποδοχέας αλατοκορτικοειδών.
Ο εγκέφαλος ως κεντρικό ταχυδρομείο γνωρίζει πού να δώσει παραγγελίες και έρχεται σε επαφή με άλλες πόλεις (όργανα), οι κάτοικοι (κύτταρα) των οποίων αρχίζουν να εργάζονται για την παραγγελία. Η κορτιζόλη παραγγέλλεται στην προαστιακή περιοχή των νεφρών, που ονομάζεται επινεφρίδιοι αδένες.
Υπάρχει επίσης η αλλαγή από τη μέρα στη νύχτα στη χώρα που είναι το σώμα σας. Ορισμένες πόλεις έχουν άγρια νυχτερινή ζωή, ενώ άλλες την κρατούν πιο ήρεμη. Το ταχυδρομείο στους επινεφρίδιους αδένες σας έχει μια πιο ήρεμη νυχτερινή βάρδια για να δουλέψει. Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου τα γράμματα που αποστέλλονται από τον εγκέφαλο είναι λιγότερα σε αριθμό από ό,τι κατά τη διάρκεια της ημέρας. Το πρωί, όταν όλοι αρχίζουν να ξυπνούν και να ξεκινούν τη μέρα τους, πολλά περισσότερα γράμματα στέλνονται από τον εγκέφαλο στους επινεφρίδιους αδένες και γίνεται πολύ περισσότερη δουλειά. Όλοι είναι τόσο παραγωγικοί. Στο τέλος της ημέρας όλοι κουράζονται από τη δουλειά, θέλουν να κάνουν ένα διάλειμμα και να ξεκουραστούν κατά τη διάρκεια της νύχτας. Η επικοινωνία διακόπτεται, οπότε τα γράμματα κορτιζόλης γίνονται και πάλι λιγότερα μέχρι το επόμενο πρωί. Αυτός ο κύκλος με πολλά γράμματα κατά τη διάρκεια της ημέρας και λιγότερα κατά τη διάρκεια της νύχτας ονομάζεται «κιρκάδιος ρυθμός», που είναι η επιστημονική γλώσσα για το «μοτίβο μίας ημέρας και μιας νύχτας», που σημαίνει ότι το μοτίβο επαναλαμβάνεται μετά από μία ημέρα και μία νύχτα.
Άλλες ορμόνες ακολουθούν επίσης αυτόν τον ρυθμό, αλλά με διαφορετικό μοτίβο, επειδή μεταφέρουν άλλες σημαντικές πληροφορίες. Για παράδειγμα, η μελατονίνη είναι μια επιστολή ορμόνης που ενημερώνει όλους ότι είναι ώρα για ύπνο και χαλάρωση από μια μεγάλη μέρα. Υπάρχει πολλή μελατονίνη το βράδυ και λιγότερη το πρωί και κατά τη διάρκεια της ημέρας.
Τι είναι το άγχος και τι σχέση έχει με το ταχυδρομείο;
Μερικές φορές υπάρχουν στιγμές που προκαλούν άγχος. Όλοι τις έχουν και για να τις ξεπεράσουμε πρέπει το σώμα να κάνει πολύ περισσότερη δουλειά. Κατά τη διάρκεια αγιωτικών περιόδων ζητούνται από τον εγκέφαλο άφθονες περισσότερες επιστολές κορτιζόλης επειδή η χώρα απαιτεί περισσότερη δουλειά. Οι συγκεκριμένες επιστολές αποστέλλονται στην περιοχή των προαστιακών νεφρών, τους επινεφρίδιους αδένες. Οι αδένες είναι συνήθως τοπικά και συγκεκριμένα ταχυδρομεία που ανταλλάσσουν επιστολές με το κεντρικό ταχυδρομείο στον εγκέφαλο. Οι επινεφρίδιοι αδένες είναι η σωστή διεύθυνση για τα μηνύματα της κορτιζόλης. Το άγχος κάνει τους επινεφρίδιους αδένες να παράγουν περισσότερη κορτιζόλη, αυξάνοντας την παραγωγικότητα των κυττάρων υποδοχής της αλληλογραφίας της κορτιζόλης.
Η νόσος του Addison και η απάντηση της απεργίας
Σε σπάνιες περιπτώσεις το ταχυδρομείο στους επινεφρίδιους αδένες κάνει απεργία. Αυτό σημαίνει ότι δεν γράφουν και δεν στέλνουν πια τα γράμματα της κορτιζόλης, ακόμη και όταν το κεντρικό ταχυδρομείο του εγκεφάλου τους ζητάει πολύ ευγενικά να το κάνουν. Η απεργία μπορεί να έχει πολλούς λόγους και στις περισσότερες περιπτώσεις η απεργία οδηγεί σε κλείσιμο και κλείσιμο του γραφείου. Κανένα γράμμα δεν αποστέλλεται πλέον. Αυτό όμως είναι πολύ επικίνδυνο για τη χώρα γιατί χρειάζεται το σύστημα επικοινωνίας της να λειτουργεί. Οι άνθρωποι των κυττάρων μπορεί να μην ξέρουν τι πρέπει να κάνουν, ποια ώρα και αυτό επηρεάζει το έργο πολλών κυττάρων.
Αν συμβεί αυτό, το έργο της αποστολής των επιστολών της κορτιζόλης πρέπει να αναλάβουν εξωτερικοί. Αυτοί οι ξένοι είναι τα φάρμακα που μεταφέρουν κορτιζόλη. Οι ξένοι είναι ήδη αρκετά καλοί στη δουλειά τους στην παράδοση των επιστολών κορτιζόλης, αλλά όχι τόσο καλοί όσο το γραφείο των επινεφριδίων. Δεν απασχολούνται από το κεντρικό ταχυδρομείο και δεν ακολουθούν τον κιρκάδιο ρυθμό με τόση ακρίβεια, οπότε θα χρειαστούν κάποιον να επιβλέπει ώστε να λειτουργούν όλα ομαλά. Προς το παρόν, κανείς δεν έχει αναλάβει πραγματικά αυτό το έργο.
Το πρόβλημα, η ιδέα, η λύση
Τώρα γνωρίζουμε ότι στο σώμα υπάρχει μεγάλη επικοινωνία με την ταχυδρομική υπηρεσία. Πολλές ορμονικές επιστολές αποστέλλονται και ανταλλάσσονται από το κεντρικό ταχυδρομείο του εγκεφάλου και τα τοπικά ταχυδρομικά γραφεία των πόλεων του οργάνου. Ωστόσο, μάθαμε επίσης ότι υπάρχουν ορισμένες καταστάσεις όπου δεν κυλούν όλα ομαλά και ότι είναι σημαντικό να ακολουθούμε τον ρυθμό της ημέρας και της νύχτας.
With this text and story in mind we began our Education journey. The DetectiMOL team participated in different events both at the Science and Technology Museum as well as the University of Oslo to promote the topic of synthetic biology and contributing to teaching people of all ages in our idea of a cortisol detecting patch.
3-Day Science Fair at the Science and Technology Museum in Oslo
Between 19th and 21st of September 2024, DetectiMOL together with the faculty of Medicine, faculty of Odontology and the Pharmaceutical Faculty, participated in a 3-Day Science Fair at the Science and Technology Museum in Oslo. This is an event organized by the Research Council of Norway in collaboration with the faculties of the University of Oslo and the Science and Technology Museum of Oslo.
Day 1 - 19th September 2024
Thursday the 19th of September 2024, the Science and Technology Museum of Oslo had a late night event from 19.00 to 23.00, marketed towards university students and the general adult public. We were invited by the museum, as event guests, to have a preview of our stand and involve the university students or interested adults in our research. .
We involved the museum guests to ask questions and to take part in a LEGO making workshop to explain the different biological mechanisms involved in the process of creating a cortisol detection device and especially how cortisol should bind to the GR.
Day 2 - 20th September 2024
The second day of the Science Fair, Friday the 20th of September 2024, there were 10 public schools from the Oslo Municipality that were invited to the museum. We had a total of 450 elementary, junior high and high school students visit our stand from 10.00 to 15.00.
We began using our Educational Storytime on the stand more to explain our project to the students. Additionally, we invited them to make LEGO builds of the Glucocorticoid receptor(GR) involved in binding cortisol. Not only could students build their own models of a supposed GR, but we also fine tuned our original LEGO build idea and made step by step instructions for the students to follow and work on by our stand. Here we revisited our Educational Goals and presented synthetic biology and our project idea differently depending on the age group, as we had prepared beforehand. The students that finished building our LEGO design, were given a DetectiMOL sticker as a merit for their hard work.
The LEGO build that was shared with the students was divided in two parts that they could work on, Chain A and Chain B, as well as instructions on how to assemble them. In the end the students could see how adding a cortisol, which in this case we showcased by using an eraser to represent a different type of molecule than the amino acids(LEGOs), would cause a conformational change to the overall structure of the GR after binding cortisol and what this means.
Another additional structure that we used for educational purposes on our stand, was the use of a post box and envelopes. The post box illustrated the Glucocorticoid receptor in the body, while the letters constituted the cortisol. The binding of cortisol to GR was illustrated by adding the envelopes in the post box and we explained the need of a cortisol monitoring patch as the supervisor keeping track of the envelopes inside the post box.
Day 3 - 21st September 2024
The last day of the Science Fair was also the busiest for the team. We received approximately 2000 visitors of all ages, ranging from 1st grade to university students and working adults. We used our Educational Storytime for our younger visitors as well as adults with no biology background and invited them to also try their hand in LEGO making. We engaged in deeper discussions of ethics and safety with our older audience and received good feedback on our idea of a wearable cortisol monitoring patch.
