世界上第一只 CRISPR 編輯的蜘蛛從屁股上射出熒光紅色絲

德國的研究人員開始了一連串事件，這些事件可能導(dǎo)致我們宇宙蜘蛛俠的起源，他們創(chuàng)造了世界上第一只使用CRISPR 技術(shù)科技。

這些蜘蛛不太可能產(chǎn)生任何超級英雄（目前）。它們沒有放射性，雖然它們的 DNA 被改變了，但它們的毒液沒有任何變化。它們?nèi)匀皇瞧胀ǖ募抑┲搿蠖鄶?shù)是。

由于研究人員的基因改造，一些蜘蛛沒有眼睛，而另一些蜘蛛則獲得了紡出熒光紅絲的新能力。

如果您想知道如何科學(xué)家們使用了基因編輯工具 CRISPR-Cas9 來做到這一點(diǎn)，該工具允許研究人員在特定位置切入細(xì)胞基因組并刪除或插入序列。

如果您想知道為什么他們做到了，這在很大程度上是一個概念驗證。考慮到蜘蛛絲的獨(dú)特特性等，研究人員意識到這種基因編輯技術(shù)尚未應(yīng)用于蜘蛛時，他們感覺到了尚未開發(fā)的潛力。

“考慮到廣泛的可能應(yīng)用，令人驚訝的是，迄今為止還沒有在蜘蛛中使用 CRISPR-Cas9 的研究，”說資深作者 Thomas Scheibel，拜羅伊特大學(xué)的生物化學(xué)家。

蜘蛛是大自然的奇跡。它們已經(jīng)取得了令人印象深刻的進(jìn)化成功，已經(jīng)存在了一段時間4 億年并多元化為超過50,000 個已知物種.他們排名物種多樣性總量第七在所有生物體目中。

他們的絲綢特別有趣。僅在 Orb weaver 的種類中至少有七種類型，每一種都有不同的屬性和蜘蛛的用途。一些蜘蛛絲自夸的抗拉強(qiáng)度例如，可與鋼相媲美，但具有無與倫比的強(qiáng)度重量比，更不用說彈性和柔韌性了。

長期以來，人類一直在尋求利用蜘蛛絲的魔力，但收效甚微。大多數(shù)蜘蛛是領(lǐng)地捕食者，不容忍有人陪伴，阻止我們像養(yǎng)蠶一樣養(yǎng)殖它們。

雖然合成蜘蛛絲正在迅速改進(jìn)——現(xiàn)在據(jù)報道與原版相媲美– 研究人員認(rèn)為，學(xué)習(xí)在體內(nèi)編輯蜘蛛絲的基因可能仍然具有獨(dú)特的價值。

鑒于缺乏使用蜘蛛進(jìn)行基因編輯的先例，Scheibel 和他的同事從一個更簡單的目標(biāo)開始，即去除（或“敲除”）基因。

希望得到明確的結(jié)果，他們選擇了正弦眼，一種與眼睛發(fā)育有關(guān)的基因。

然后，研究人員設(shè)計了一個版本的基因編輯系統(tǒng)來適應(yīng)他們的任務(wù)，該系統(tǒng)被注射到普通家蜘蛛的麻醉雌性蜘蛛的腹部。Parasteatoda tepidariorum).

這種 CRISPR 成分作用于蜘蛛的卵細(xì)胞，當(dāng)后來與雄性 DNA 結(jié)合時，會產(chǎn)生無眼的小蜘蛛。

在建立了家蜘蛛的基因改造過程后，下一步是修補(bǔ)絲基因。研究人員挑選了一個基因來產(chǎn)生蜘蛛絲苷——蜘蛛絲中的主要蛋白質(zhì)——在最強(qiáng)的蜘蛛絲類型中發(fā)現(xiàn).

與之前的實驗一樣，他們將靶向溶液注射到雌性蜘蛛體內(nèi)，這次帶有紅色熒光蛋白的基因序列。

一些蜘蛛后來紡出紅色熒光拉索絲，提供了基因序列成功“敲入”絲蛋白的證據(jù)。

“我們在全球范圍內(nèi)首次證明，CRISPR-Cas9 可用于將所需序列摻入蜘蛛絲蛋白中，從而實現(xiàn)這些絲纖維的功能化，”Scheibel說.

“申請能力CRISPR 技術(shù)對蜘蛛絲進(jìn)行基因編輯對于材料科學(xué)研究來說非常有前途——例如，它可以用來進(jìn)一步提高蜘蛛絲已經(jīng)很高的拉伸強(qiáng)度。

該研究發(fā)表在Angewandte 化學(xué).

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