Инструмент для редактирования генов CRISPR/Cas9 — это поистине фантастический инструмент, когда мы говорим о редактировании участков ДНК организма, наделяя его новыми возможностями или избавляя от наследственных заболеваний.
С другой стороны, начиная разговор о генетически модифицированных организмах (ГМО), всегда возникает тема «ящика Пандоры», открывая который мы можем запустить неконтролируемый процесс уничтожения мира, в котором мы живём. И всё же, я верю, есть области, где эта технология принесёт только пользу — например, при создании новых материалов. Об одном из них наша сегодняшняя статья.
В природе существует материал, который не смог бы придумать даже самый изобретательный писатель-фантаст — это паутинный шёлк. Он лёгкий, прочный и эластичный.
Однако заставить пауков массово производить шелк в промышленных масштабах оказалось практически невозможно. Во-первых, они каннибалы, поэтому выращивать их в больших количествах — непростая задача. Пауки также обычно производят столько шёлка, сколько нужно для изготовления личной паутины.
Но учёные не отказались от идеи производства паучьего шелка полностью. Они сосредоточили свои усилия на создании искусственного паучьего шелка и генетической модификации других организмов, чтобы иметь возможность производить эластичный материал.
В частности, была создана порода коз, чьё молоко содержит особый белок, который после обработки можно превратить в паучий шёлк. Другие учёные для производства биосинтезированного шёлка используют генномодифицированные бактерии и дрожжевые белки.
Китайские учёные пошли другим путём. Они отредактировали гены шелкопрядов, чтобы получить паучий шёлк, который в шесть раз прочнее Кевлара, материала, используемого для производства бронежилетов.
В будущем это сверхпрочное волокно можно будет использовать для хирургических швов, перевязочных материалов, бронежилетов и фюзеляжей самолётов. А может быть он даже станет более экологичной альтернативой пластикам.
«Паучий шелк является многообещающим ресурсом, который срочно нуждается в исследовании — пишет биолог Чжунпен Ми из Университета Донхуа, соавтор работы, опубликованной в журнале Matter.
Шелкопрядов издавна выращивали ради шелка, но волокна, которые они производят, легко рвутся. Учёные исправили это с помощью инструмента для редактирования генов CRISPR-Cas9. Они вставили геном шёлка паука в геном тутового шелкопряда.
Эти усовершенствования позволили генетически модифицированным шелкопрядам производить высокопрочные, гибкие, биоразлагаемые волокна паучьего шелка.
Волокна не такие эластичные и прочные, как шёлк, вырабатываемый пауками в природе, но всё же с «лучшими механическими свойствами, которые кто-либо смог получить — говорит молекулярный биолог Рэнди Льюис из Университета штата Юта, который не принимал участия в исследовании.
Подобно паукам, новые шелкопряды также покрывают волокна защитным слоем, который помогает им противостоять солнечному свету и влажности.
Исследователи с оптимизмом смотрят на возможность производства паучьего шёлка в промышленных масштабах, но прежде им необходимо преодолеть несколько препятствий.
Во-первых, им нужно определить, передаются ли вставленные гены новым поколениям шелкопрядов при нормальном размножении. Во-вторых, им необходимо будет скрестить своих шелкопрядов с коммерческими шелкопрядами, которые уже используются в производстве обычного шёлка. Им также предстоит решить вопросы интеллектуальной собственности, которые могут возникнуть при продаже генетически модифицированных яиц шелкопряда производителям.
Кроме того, перед ними встанут те же проблемы, с которыми сталкиваются нынешние шелководы. Шелкопряды восприимчивы к инфекциям, плюс рынку требуются волокна с различными механическими свойствами.
Не менее амбициозная цель — возможность узнать, можно ли получить от шелкопрядов ещё более прочный и эластичный паутинный шёлк.
