O inovație majoră: mătase roșie fluorescentă creată prin editare genetică la păianjeni
O nouă etapă în domeniul biotehnologiilor a fost atinsă recent de o echipă de cercetători de la Universitatea din Bayreuth, Germania, care au reușit, pentru prima dată în lume, să efectueze modificări genetice la păianjeni utilizând sistemul de editare genetică CRISPR-Cas9. Rezultatul este producția de mătase roșie fluorescentă — un progres semnificativ în personalizarea materialelor biologice și dezvoltarea unor fibre cu caracteristici îmbunătățite.
CRISPR-Cas9: un instrument genetic avansat aplicat pentru prima oară la păianjeni
CRISPR-Cas9 reprezintă o tehnologie de vârf în editarea genetică, folosită pe scară largă pentru a modifica genele în organisme precum plantele, bacteriile și animalele de laborator. Totuși, aplicarea sa la păianjeni a fost până acum o provocare, datorită dificultății de manipulare a acestor organisme sensibile și a absenței unei baze genetice detaliate.
Echipa condusă de profesorul Dr. Thomas Scheibel, expert în biomateriale, și doctorandul său Edgardo Santiago-Rivera, a reușit să depășească aceste bariere aplicând cu succes CRISPR asupra păianjenului comun, Parasteatoda tepidariorum. Au realizat microinjecții în ouăle păianjenilor, introducând o secvență genetică care codifică o proteină roșie fluorescentă, împreună cu complexul CRISPR-Cas9.
Prin această tehnică, cercetătorii au reușit să integreze secvența dorită în genele care controlează producția de mătase, astfel încât descendenții modificați genetic au început să genereze mătase roșie fluorescentă. Aceasta constituie prima dovadă concludentă că mătasea păianjenilor poate fi „programată” pentru a obține trăsături specifice.
Importanța acestei descoperiri
Mătasea de păianjen este un material natural deosebit de valoros, recunoscut pentru rezistența, elasticitatea, ușurința și biodegradabilitatea sa. Fibrele naturale produse de păianjeni pot depăși rezistența oțelului de aceeași grosime și pot fi mai elastice decât nailonul, ceea ce le conferă un potențial enorm pentru aplicații în domenii avansate: de la materiale textile inteligente la implanturi medicale și senzori bioactivi.
Posibilitatea de a introduce funcții noi în aceste fibre — precum fluorescența, conductivitatea electrică sau reacția la stimulii externi — deschide perspective pentru o nouă generație de materiale bioinginerite.
Posibile aplicații ale mătăsii modificate genetic
De exemplu, mătasea fluorescentă ar putea fi utilizată pentru a crea fire de sutură vizibile în intervenții chirurgicale complexe sau pentru a construi structuri temporare care să sprijine regenerarea celulară în ingineria tisulară. De asemenea, fibrele modificate genetic ar putea fi utilizate ca senzori biologici, capabili să detecteze variații de temperatură, pH sau prezența anumitor substanțe chimice în mediu.
În viitorul apropiat, cercetătorii speră să depășească testele fluorescente și să introducă secvențe genetice care să îmbunătățească semnificativ proprietățile fizico-mecanice ale mătăsii. De asemenea, se planează extinderea aplicării sistemului CRISPR și pentru alte specii de păianjeni, recunoscute pentru tipurile variate de fibre.
Editarea genetică deschide oportunități pentru „fabricarea” mătăsii la cerere
Pe lângă obținerea de mătase colorată, cercetătorii au explorat și tehnica CRISPR-KO (knock-out genetic), dezactivând intenționat anumite gene pentru a obține o mai bună înțelegere a funcțiilor acestora. De exemplu, dezactivarea genei “so” a demonstrat că această genă este crucială pentru dezvoltarea ochilor la păianjeni — o contribuție importantă la înțelegerea geneticii acestor organisme.
