Prelom: Pavúk s geneticky upraveným génom produkuje červené, fluorescenčné vlákno

Technológia CRISPR-Cas9, ktorá už roky pretvára genetické inžinierstvo, bola prvýkrát úspešne použitá na pavúkoch. Vedci z Bayreuthu vyvinuli pavúka produkujúceho červené, fluorescenčné vlákno.

Technológia CRISPR-Cas9, presný nástroj na transformáciu oblastí od poľnohospodárstva po medicínu, dosiahla ďalší míľnik. Vedci z univerzity v Bayreuthe ako prví na svete úspešne vyšľachtili pavúka s modifikovaným genómom CRISPR-Cas9, ktorý produkuje červené, fluorescenčné vlákno. Použili na to druh bežného domáceho pavúka (Parasteatoda tepidariorum).

Genetická manipulácia pavúkov predstavuje značné výzvy kvôli ich kanibalizmu a zložitej genómovej architektúre. Tieto faktory viedli k ich nedostatočnému zastúpeniu v laboratórnom výskume. Výskumníci vyvinuli nové riešenie CRISPR, ktoré obsahovalo génovú sekvenciu pre červený fluorescenčný hodvábny proteín a injekčne ho aplikovali do neoplodnených pavúčích vajíčok.

Samotný proces mikroinjekcie bol náročný. Vyžadoval si anestéziu pavúkov CO2, aby sa zabránilo pohybu počas procedúry. Po zotavení sa samice spárili so samcami rovnakého druhu. Potomstvo spriadalo hodváb naplnený červeným fluorescenčným proteínom, čo dokazuje, že úpravy génov sa ujali bez zmeny zostavenia hodvábu.

Komentár redakcie: Táto prelomová štúdia otvára nové možnosti v materiálovej vede a biotechnológiách prostredníctvom genetickej manipulácie pavúkov.

„Ukázali sme, že CRISPR-Cas9 sa dá použiť na začlenenie požadovanej sekvencie do proteínov pavúčieho hodvábu, čím sa umožní funkcionalizácia týchto hodvábnych vlákien,“ hovorí profesor Thomas Scheibel, hlavný autor štúdie.

Pavúčí hodváb je fascinujúce prírodné vlákno, známe svojou extrémnou odolnosťou proti roztrhnutiu, elasticitou, nízkou hmotnosťou a biologickou odbúrateľnosťou. Tento úspešný experiment by mohol otvoriť dvere vylepšeným funkciám hodvábu a rozšíriť jeho potenciál v materiálovej vede a biotechnológiách.

„Schopnosť aplikovať úpravu génov CRISPR na pavúčí hodváb je veľmi sľubná pre výskum materiálovej vedy – napríklad by sa dala použiť na ďalšie zvýšenie už aj tak vysokej pevnosti pavúčieho hodvábu,“ hovorí Scheibel.

Okrem toho sa štúdia nezameriavala len na tkanie farebných sietí. Tím tiež experimentoval s procesom známym ako CRISPR-KO. Tu výskumníci testovali účinok svojich modifikácií „vyradením“, alebo umlčaním, génu s názvom „so.“

Predpokladalo sa, že tento špecifický gén je kritický pre vývoj očí u pavúkov, a prostredníctvom procesu CRISPR-KO vedci túto hypotézu potvrdili. Blokovanie génu so viedlo k pavúkom bez očí. To ponúklo pokrok v genetickom chápaní tohto málo študovaného tvora potvrdením úlohy génu pri tvorbe očí pavúkov.