Dünyanın İlk CRISPR ile Genetiği Değiştirilmiş Örümcekleri Kıçlarından Floresan Kırmızı İpek Çıkarıyor

Bu örümceklerin (şimdilik) herhangi bir süper kahraman yaratması olası değildir. Radyoaktif değiller ve DNA'ları değiştirilmiş olsa da zehirlerinde hiçbir değişiklik olmamıştır. Hala sıradan ev örümcekleridir – çoğunlukla.

Araştırmacıların genetik modifikasyonlarının sonucu olarak, bazı örümceklerin gözleri yokken, diğerleri floresan kırmızı ipek örme gibi yeni bir yetenek kazandılar.

Bilim insanlarının bunu nasıl yaptığını merak ediyorsanız, araştırmacıların bir hücrenin genomunu belirli yerlerden kesip dizileri çıkarmasına veya eklemesine olanak tanıyan gen düzenleme aracı CRISPR-Cas9'u kullandılar.

Bunu neden yaptıklarını merak ediyorsanız, bu büyük ölçüde bir kavram kanıtlamasıydı. Araştırmacılar, örümcek ipeğinin benzersiz özellikleri de dahil olmak üzere, bu gen düzenleme teknolojisinin örümceklere uygulanmadığını fark ettiklerinde, henüz keşfedilmemiş bir potansiyel sezdiler.

Bayreuth Üniversitesi'nde biyokimyacı olan kıdemli yazar Thomas Scheibel, “Olası uygulamaların geniş yelpazesi göz önüne alındığında, bugüne kadar örümceklerde CRISPR-Cas9 kullanılarak hiçbir çalışma yapılmamış olması şaşırtıcıdır” diyor.

Örümcekler doğanın harikalarıdır. Yaklaşık 400 milyon yıldır var olan ve 50.000'den fazla bilinen türe çeşitlenen örümcekler, etkileyici bir evrimsel başarıya ulaşmışlardır. Tüm organizma türleri arasında toplam tür çeşitliliği açısından yedinci sırada yer alırlar.

Özellikle iplikleri ilgi çekicidir. Sadece orb örümcekleri arasında en az yedi tür vardır ve her birinin örümcekler tarafından kullanılan farklı özellikleri ve kullanım alanları vardır. Örneğin, bazı örümcek iplikleri çeliğe benzer gerilme mukavemetine sahiptir, ancak esneklik ve esnekliğinden bahsetmeye gerek bile yok, eşsiz bir mukavemet-ağırlık oranına sahiptir.

İnsanlar uzun zamandır örümcek ipliğinin sihrini kullanmaya çalışmış, ancak pek başarılı olamamışlardır. Çoğu örümcek, başkalarına tahammülsüz, bölgesel avcılardır, bu da onları ipekböceği gibi yetiştirmemizi engeller.

Sentetik örümcek iplikleri hızla gelişiyor olsa da – şu anda orijinaliyle rekabet ettiği bildiriliyor – araştırmacılar, örümcek ipliğinin genlerini in vivo olarak düzenlemeyi öğrenmenin hala benzersiz bir değeri olabileceğini savunuyorlar.

Örümceklerde gen düzenleme konusunda bir öncüllük olmadığı için, Scheibel ve meslektaşları daha basit bir hedefle, bir geni kaldırmak (veya “devre dışı bırakmak”) ile başladılar.

Net sonuçlar elde etmek umuduyla, göz gelişimiyle ilgili bir gen olan sine oculis'i seçtiler.

Araştırmacılar daha sonra görevlerine uygun bir gen düzenleme sistemi tasarladılar ve bu sistem, anestezi uygulanmış ev örümceği (Parasteatoda tepidariorum) dişilerinin karınlarına enjekte edildi.

Bu CRISPR bileşenleri örümceğin yumurta hücrelerine etki etti ve daha sonra erkek DNA'sı ile birleştirildiğinde gözsüz örümcek yavruları ortaya çıktı.

Ev örümceklerinde genetik modifikasyon için bir süreç oluşturduktan sonra, bir sonraki adım ipek genleri üzerinde çalışmaktı. Araştırmacılar, en güçlü örümcek ipeğinde bulunan spidroinlerin (örümcek ipeğinin ana proteinleri) üretimi için bir gen seçtiler.

Önceki deneyde olduğu gibi, bu kez kırmızı floresan protein için bir gen dizisi içeren hedefli bir çözeltiyi dişi örümceklere enjekte ettiler.

Bazı örümcek yavruları daha sonra kırmızı floresan dragline ipeği ördü, bu da gen dizisinin ipek proteinine başarılı bir şekilde “knock-in” edildiğinin kanıtı oldu.

Scheibel, “CRISPR-Cas9'un örümcek ipeği proteinlerine istenen dizilimi eklemek için kullanılabileceğini ve böylece bu ipek liflerinin işlevselleştirilmesini sağladığını dünya çapında ilk kez kanıtladık” diyor.

"CRISPR gen düzenlemeyi örümcek ipeğine uygulayabilme yeteneği, malzeme bilimi araştırmaları için çok umut verici. Örneğin, örümcek ipeğinin zaten yüksek olan gerilme mukavemetini daha da artırmak için kullanılabilir.”

Bu yazı SCIENCEALERT’ de yayınlanmıştır.