Superodporny jedwab produkowany przez robaka GMO

Robak genetycznie zmodyfikowany: tego badacze dokonali, aby produkować jedwab o wyjątkowej odporności, bliski pajęczej sieci. Jak to się stało? Otóż, naukowcy wprowadzili geny odpowiedzialne za syntezę włókien jedwabiu u pająka do genomu larwy jedwabnika morwowego (Bombyx mori).

Pajęcza sieć, której sekrety zostały ujawnione kilka miesięcy temu przez badaczy niemieckich, to włókna ekstremalnie wytrzymałe. Lepsze niż Kevlar, o gęstości mniejszej niż nylon i bawełna. Ale wyprodukowanie ich w wielkie ilości jest wyzwaniem, któremu naukowcy nie potrafią jeszcze sprostać.

Pająki są w rzeczywistości niezdolne do życia w hodowli. Są one bardzo terytorialne i większość swojego czasu spędzają na biciu się albo na jedzeniu, a więc produkcja sieci drastycznie spada. Natomiast, hodowla jedwabników jest niewiarygodnie prosta i już bardzo mocno rozwinięta. Jednakże, ich sieć jest nieco gorszej jakości.

Transgeneza na usługach przemysłu

Co więc można zrobić? Genetyka pozwala pobierać geny związane z syntezą protein sieci pajęczej u pająków i wprowadzić je do genomu gąsienic (larw jedwabnika morwowego). W ten sposób uzyskujemy organizmy genetycznie zmodyfikowane zdolne do wyprodukowanie bardziej wytrzymałych włókien, lepszej jakości. I tak właśnie zrobili badacze chińscy i amerykańscy z uniwersytetu w Wyoming i z uniwersytetu Zhejiang.

Rezultaty tych prac zostały opublikowane w przeglądzie PNAS.

Aby tego dokonać, badacze posłużyli się fragmentem DNA, który można łatwo przenieść do wnętrza obcego genomu. Ten fragment DNA jest bardzo powszechnie używany w transgenezie: piggyBac. Został on zidentyfikowany w latach osiemdziesiątych XX wieku przez jednego z autorów aktualnej publikacji i pozwala on na łatwe wyciągnięcie danego genu z jednego organizmu i przeniesienie go do drugiego.

W ten sposób, badacze pobrali gen odpowiedzialny za syntezę jedwabiu u pająka, a następnie wprowadzili go do genomu larwy, na poziomie gruczołów produkujących jedwab. Gadżet dodatkowy, badacze wprowadzili również gen, który zapewniał larwom czerwone oczy, dzięki czemu badacze mogli rozpoznać te, które zostały zmodyfikowane genetycznie.

Jedwab hybryda, produkowany przez jedwabnika i pająka

Dzięki temu, badaczom udało się uzyskać nieco bardziej odporny jedwab. Z całą pewnością, jest on w dalszym ciągu w większości złożony w włókien gąsienicy, ale zawiera od 2% do 5% włókien pochodzenia pajęczego. Wystarczająco, żeby zmieniły się jego właściwości mechaniczne: jest on bardziej elastyczny i bardziej odporny.

Inni badacze już wcześniej byli w stanie produkować jedwab hybrydowy, nie mieszając ze sobą włókien pajęczych i jedwabnych. Te pierwsze po prostu otaczały te drugie, a w czasie zbioru kokonów nie były one zachowywane. W tej międzynarodowej pracy, wszystkie włókna zostały ze sobą wymieszane.

Aktualnie, rozważa się zastosowanie tych włókien w medycynie rekonstrukcyjnej: więzadła, szwy chirurgiczne... Tak wysoce odporny i elastyczny materiał może również zastąpić niektóre plastiki.

Przyszłym celem ekipy badawczej będzie więc opracowanie genetycznie zmodyfikowanego robaka, który produkowałby w większości, jeśli nie w całości, włókna pajęcze.