Ученые из Университета Байройта (Германия) впервые в мире применили технологию CRISPR-Cas9 для генной модификации паука, заставив его производить красный флуоресцентный шелк. Исследование опубликовано в Angewandte Chemie International Edition.
В эксперименте использовался распространенный вид домашнего паука — Parasteatoda tepidariorum. Генетическое вмешательство заключалось во введении в неоплодотворенные яйцеклетки паука последовательности гена, кодирующего флуоресцентный шелковый белок. Это стало возможным благодаря специально разработанному раствору CRISPR. После инъекции и спаривания самок с самцами, потомство производило шелк, светящийся красным — доказательство успешной интеграции нового гена.
Процедура потребовала обездвиживания самок с помощью CO₂, чтобы аккуратно выполнить микроинъекцию. Этот успех стал значимым достижением, поскольку пауки ранее считались крайне сложными объектами для генной инженерии из-за каннибализма, сложного генома и трудностей с разведением в лабораторных условиях.
«Мы впервые в мире продемонстрировали, что CRISPR-Cas9 может быть использован для интеграции нужной последовательности в белки паутины, придавая им новые функции», — отметил старший автор исследования доктор Томас Шейбел.
Паучий шелк уже признан выдающимся природным материалом — он одновременно прочный, легкий, эластичный и биоразлагаемый. Возможность генетически модифицировать его открывает путь к созданию улучшенных биоматериалов с новыми свойствами, включая медицинские и промышленные применения.
«Редактирование ДНК с помощью CRISPR открывает перспективы для улучшения уже высокой прочности на разрыв шелка», — добавляет Шейбел.
Кроме создания флуоресцентного шелка, ученые также провели эксперимент CRISPR-KO («нокаут» гена), чтобы исследовать функции отдельных генов. Они отключили ген, который, как предполагалось, участвует в развитии глаз у пауков. Оказалось, что при его деактивации у пауков действительно не развивались глаза, что подтвердило его ключевую роль в формировании органов зрения.
Это исследование не только стало первым примером успешного редактирования пауков, но и значительно продвинуло понимание их генетики — области, которая до сих пор оставалась малозатронутой.