У Німеччині науковці вперше застосували технологію CRISPR-Cas9 для редагування геному звичайних хатніх павуків (Parasteatoda tepidariorum). Результатом стали особини без очей і павуки, здатні виробляти червоний флуоресцентний шовк. Це частина демонстраційного досліду, який показав, що ДНК павуків можливо змінювати цілеспрямовано. Про це повідомляє медіа про науку, технології та здоров’я КРВ.медіа з посиланням на текст дослідження.
Павуки без очей і шовк, що світиться
Дослідницька група з Університету Байройта (Німеччина) провела унікальний експеримент із використанням технології CRISPR-Cas9 на павуках виду Parasteatoda tepidariorum. На першому етапі вчені видалили ген sine oculis, відповідальний за розвиток очей. Для цього вони ввели компонент CRISPR у черевце анестезованих самок. Зміни вплинули на яйцеклітини, які після запліднення дали потомство без очей.
На другому етапі досліду вчені застосували той самий принцип редагування, але цього разу не для видалення, а для вбудовування нового гена. Вони ввели послідовність білка червоного флуоресцентного забарвлення до гена spidroin, який відповідає за формування структурних білків у павутинні. В результаті деякі павуки у новому поколінні почали виробляти шовк червоного світіння.
Що таке CRISPR-Cas9?
CRISPR-Cas9 — це сучасна біотехнологічна система точного редагування геному. Умовно її називають «генетичними ножицями», які дозволяють вирізати, змінювати або вставляти фрагменти ДНК у потрібному місці. У медицині цю технологію застосовують для лікування спадкових хвороб, у сільському господарстві — для виведення нових сортів рослин. У випадку з павуками її використали вперше в історії.
Однією з причин, чому павуків раніше не модифікували, є складність лабораторного доступу до їхніх яйцеклітин, а також складна поведінка павуків у неволі — більшість видів агресивно реагують на сусідів і не піддаються «фермерству» на зразок шовкопрядів.
Чому павутиння — цінний матеріал
Павутиння є унікальним природним матеріалом. У різних видів павуків існує щонайменше сім типів шовку, кожен із різними фізичними характеристиками. Деякі з них перевершують сталь за співвідношенням міцності до ваги, а також мають високу гнучкість і пружність.
Науковці й інженери давно намагаються створити синтетичний аналог павутиння, проте точне відтворення властивостей натурального матеріалу досі не вдалося. Саме тому дослідження біологічної природи павутини й редагування відповідальних за неї генів у живих організмах можуть мати значний потенціал у матеріалознавстві, створенні біоактивних волокон, медичних імплантів або розумного текстилю.
На думку провідного автора дослідження, професора Томаса Шайбеля, це перша у світі демонстрація того, що у ДНК павуків можна вбудувати задану послідовність. Це відкриває перспективи для створення «функціоналізованих» шовків із новими властивостями. Наприклад, у майбутньому можна буде отримати шовк, що змінює колір, самостійно ремонтується або виконує інші завдання в технологічних чи медичних розробках.
Водночас дослідження поки що перебуває на ранньому етапі. Успішна інтеграція гена ще не гарантує стабільної спадковості цієї ознаки. Потрібні подальші експерименти для перевірки точності CRISPR-модифікації, ефективності передання нових властивостей наступним поколінням і впливу таких змін на здоров’я та поведінку павуків.
Схематичне зображення процесу редагування, наведене в дослідженні, демонструє: генетичні компоненти вводили безпосередньо в яйцеклітини, які потім давали модифікованих павуків.
Раніше ми писали, що вчені створили кіборгів-тарганів для рятувальних місій
