اولین عنکبوت ویرایش‌شده به کمک کریسپر، ابریشم درخشان تولید می‌کند

برخی از ما با دیدن عنکبوت‌ها می‌ترسیم و فریاد می‌زنیم، درحالی‌که برخی با دیدن آن‌ها می‌گوییم: وای چه موجود دوست‌داشتنی! اما گروهی از دانشمندان با دیدن عنکبوت به فکر نوآوری و پیشرفت‌های علمی افتادند و تصمیم گرفتند اولین عنکبوت ویرایش‌شده به کمک روش کریسپر را به‌وجود آورند.

کریسپر ابزار ویرایش ژنتیکی شگفت‌انگیزی است که زیست‌شناسی را متحول کرده و مخترعان آن برنده جایزه نوبل شدند. این روش ویرایش ژنتیکی می‌تواند بخش‌های دقیقی از ژنوم‌ها را بریده و ژن‌های دیگری را وارد کند. درحال‌حاضر، از کریسپر به‌عنوان ابزاری برای کمک به درمان بیماری‌های مختلف و کسب دانش بیشتر درباره فرآیندهای بیولوژیکی استفاده می‌شود.

اولین باری نیست که از کریسپر برای تغییر ژنتیکی موجودات خزنده کوچک استفاده می‌شود. در گذشته، دانشمندان موفق به ایجاد زنبورهای چشم‌قرمز و پشه‌های مقاوم به مالاریا شده‌اند. حالا نوبت به عنکبوت‌ها رسیده است.

یکی از دلایلی که تاکنون ویرایش ژنتیکی روی عنکبوت‌ها انجام نشده، این است که کار با عنکبوت‌ها در محیط آزمایشگاه دشوار است.

عنکبوت‌ها گروه متنوعی هستند، ساختار ژنومی پیچیده‌ای دارند و طبیعت همنوع‌خوار آن‌ها به این معناست که باید به‌طور جداگانه پرورش یابند، وگرنه یکدیگر را خواهند خورد. با وجود این مشکلات، پیشرفت های جدید روی عنکبوت خانگی (Parasteatoda tepidariorum) موجب شده این موجود به مدلی برای انجام پژوهش‌های مختلف تبدیل شود.

تیم پژوهشی، ابریشم عنکبوت را به‌عنوان هدف درنظر گرفت. ابریشم عنکبوت ماده‌ای بسیار مستحکم و ازنظر علمی جالب‌توجه است، زیرا پنج برابر مقاوم‌تر از کابل فولادی هم‌وزن خود است، دربرابر پارگی مقاومت می‌کند و درعین‌حال زیست‌تخریب‌پذیر، سبک و انعطاف‌پذیر نیز می‌باشد.

دانشمندان برای دست‌کاری ژنتیکی عنکبوت، محلول خاصی ساختند که از راه تزریق وارد بدن جانور می‌شد. این محلول حاوی سیستم ویرایش ژن و همچنین توالی ژنی‌ بود که باعث تولید پروتئینی می‌شود که زیر نور خاصی به رنگ قرمز می‌درخشد (پروتئین فلورسنت قرمز).

دانشمندان محلول حاوی سیستم ویرایش ژن را به اووسیت عنکبوت ماده‌ای که هنوز جفت‌گیری نکرده بود، تزریق کردند. بعد از اینکه آن عنکبوت ماده با عنکبوت نر جفت‌گیری کرد، فرزندان حاصل، دارای تغییرات ژنتیکی موردنظر بودند.

ژن‌های فلورسنت مانند پروتئین فلورسنت قرمز معمولا به موجود آزمایشی اضافه می‌شوند؛ زیرا به‌راحتی نشان می‌دهند دستکاری ژنتیکی موفق بوده یا نه. اگر ابریشم زیر نور خاصی بدرخشد، یعنی آزمایش موفقیت‌آمیز بوده است.

پروفسور دکتر توماس شایبل، نویسنده ارشد مطالعه از دانشگاه بایرویت آلمان می‌گوید: «برای اولین بار در جهان، نشان داده‌ایم که می‌توان از تکنولوژی CRISPR-Cas9 برای وارد کردن توالی ژنی خاصی به پروتئین‌های ابریشم عنکبوت استفاده کرد. این کار کمک می‌کند ویژگی‌های جدید و عملکردهای خاصی به الیاف ابریشمی اضافه کنیم.»

شایبل می‌گوید استفاده از تکنولوژی ویرایش ژن کریسپر در ابریشم عنکبوت برای تحقیقات در زمینه‌ی علوم مواد بسیار امیدوارکننده است. به‌طورخاص، این فناوری می‌تواند برای تقویت بیشتر مقاومت کششی ابریشم عنکبوت به کار رود.

مطالعه در مجله‌ی Angewandte Chemie منتشر شد.