پژوهشگران آلمانی برای اولین بار در جهان عنکبوتی را به گونه‌ای ویرایش ژنتیکی کردند که ابریشم فلورسنت قرمز تولید کند.
به گزارش تکناک، این کار با فناوری ویرایش ژن CRISPR-Cas9 انجام شد، که برای سال‌ها انقلابی در مهندسی ژنتیک ایجاد کرده است. این کشف می‌تواند در زیست‌فناوری و علم مواد انقلابی ایجاد کند.
فهرست مطالب
گام بی‌سابقه در مهندسی ژنتیک عنکبوت‌ها
فناوری CRISPR-Cas9 تا پیش از این، برای اصلاح ژن‌های گیاهان، حیوانات و باکتری‌ها استفاده می‌شد، اما هرگز روی عنکبوت‌ها آزمایش نشده بود. دلیل این موضوع، رفتار شکارچیانه بسیاری از گونه‌های عنکبوت و ساختار ژنتیکی پیچیده آنها است، که انجام تغییرات ژنتیکی و پرورش نسل‌های اصلاح‌شده را بسیار دشوار می‌کند.
پژوهشگران برای غلبه بر این چالش‌ها، یک راهکار نوین بر پایه CRISPR-Cas9 طراحی کردند. آنها توالی ژنی مربوط به پروتئین فلورسنت قرمز ابریشم را تهیه و به تخم‌های لقاح‌نیافته گونه‌ای از عنکبوت‌های خانگی رایج به نام Parasteatoda tepidariorum تزریق کردند.
تزریق میکروسکوپی و تولید ابریشم قرمز
فرایند تزریق ژن با سرنگی بسیار کوچک انجام شد، که دقیق و حساس بود. برای تزریق درست، عنکبوت‌ها با گاز CO₂ بی‌حرکت شدند. بعد از بهبودی، عنکبوت‌های ماده با نرهای هم‌گونه جفت‌گیری کردند و نتیجه بسیار جالب بود: نسل جدید آنها تارهایی با پروتئین فلورسنت قرمز تولید کرد. این تغییر نشان‌دهنده موفقیت ویرایش ژنتیکی بود، بدون اینکه بر فرایند طبیعی تولید تار تأثیر بگذارد.
پروفسور توماس شایبل، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: «برای نخستین‌بار در جهان نشان دادیم که فناوری CRISPR-Cas9 می‌تواند توالی ژنی مورد نظر را در پروتئین‌های ابریشم عنکبوت درج کند و به این ترتیب، امکان عملکردی‌سازی این الیاف طبیعی فراهم شود.»
تولید ابریشم قرمز و گامی در کاربردهای گسترده‌تر
ابریشم عنکبوت با مقاومت کششی بالا، خاصیت کشسانی، وزن سبک و تجزیه‌پذیری زیستی، یکی از شگفتی‌های طبیعت است. پژوهشگران معتقد هستند که این دستاورد می‌تواند باعث تولید ابریشم‌هایی با کاربردهای گسترده‌تر در علم مواد و زیست‌فناوری شود.
پروفسور شایبل تصریح کرد: «استفاده از روش ویرایش ژنی CRISPR برای اصلاح ابریشم عنکبوت، ظرفیت‌های زیادی برای افزایش قدرت کشش این الیاف طبیعی ایجاد می‌کند. این نوآوری دریچه‌ای نو به روی تحقیقات علمی باز کرده است.»
کشف عملکرد ژن‌های حیاتی
هدف تیم تحقیقاتی فقط تغییر رنگ تارها نبود. آنها در ادامه از روش CRISPR-KO استفاده کردند، روشی که به کمک آن می‌توان یک ژن خاص را غیرفعال یا خاموش کرد.
آنها ژنی به نام so را هدف قرار دادند، که پیش‌تر تصور می‌شد نقش مهمی در توسعه چشم عنکبوت‌ها دارد. نتایج آزمایش‌ها نشان داد که عنکبوت‌هایی با ژن so غیرفعال، فاقد چشم بودند. این یافته، گامی بزرگ در شناخت عملکرد ژن‌ها در گونه‌های کمتر‌مطالعه‌شده‌ای مانند عنکبوت‌ها است.
