Muundatud geenidega ämblik toodab punaselt helendavat niiti

Ämblikuniit on üks kõige põnevamaid kiude materjaliteadlastele, kuna see on väga tugev ja samas väga elastne, kerge ja biolaguneb. Eriti rebenemiskindel on nn kandeniit. Kui teadlastel õnnestuks mõjutada ämblikuniidi tootmist elusa ämbliku sees ja seeläbi saada uusi teadmisi kandeniidi struktuuri kohta, võiks see sillutada teed uute materjalide väljatöötamisele, mida saaks kasutada väga erinevateks rakendusteks.

Viimase kümnendi jooksul on CRISPR-Cas9 geenimuutmise tööriist bioloogiat revolutsiooniliselt muutnud. Nende nn molekulaarsete kääride abil saavad teadlased sihtida ja lõigata välja kindlaid järjestusi DNA-st ehk pärilikkusaine molekulist. Seejärel saab kasutada raku loomulikke parandamismehhanisme kas geeni eemaldamiseks või uue lisamiseks. Tänu oma tõhususele on CRISPR-Cas9 tööriista juba kasutatud arvukates arengubioloogia ja evolutsioonibioloogia uuringutes ning samuti materjaliteaduses, kahjuritõrjes ja põllumajanduses.

"Arvestades võimalike rakenduste suurt ulatust, on üllatav, et seni ei ole CRISPR-Cas9 meetodit ämblike puhul kasutatud," ütles professor dr Thomas Scheibel, Bayreuthi ülikooli biomaterjalide õppetooli juhataja ja uuringu juhtautor.

Nüüd siis võtsidki sakslased kõnealuse asja ette. Oma uuendusliku lähenemisviisi jaoks töötasid prof. Scheibel ja tema doktorant Edgardo Santiago-Rivera välja süstelahuse, mis sisaldas nii geenimuutmise süsteemi komponente kui ka punast fluorestseeruvat valku kodeerivat geenijärjestust. See lahus süstiti viljastamata emasämblike (liik Parasteatoda tepidariorum) munadesse, kes seejärel paaritati sama liigi isastega. Selle tulemusena hakkaski munast koorunud geenimuundatud ämbliku kandeniit punaselt fluorestseeruma, mis oli selge tõend niiditootmist reguleeriva geeni edukast muundamisest.

"Oleme esimest korda maailmas näidanud, et CRISPR-Cas9 abil saab soovitud järjestuse lisada ämblikuniidi koostises olevatesse valkudesse, võimaldades seeläbi nende kiudude funktsionaliseerimist," ütleb Scheibel. "Geenimuutmise võimaldamine ämblikusiidi puhul on materjaliteaduse jaoks väga paljulubav – näiteks võiks seda kasutada siidi juba niigi kõrge tõmbetugevuse veelgi suurendamiseks."

Selles uuringus manipuleeritud ämblikusiidi valk toimib esimese mudelina uute omadustega siidikiudude arendamiseks, toetades nende funktsionaliseerimist tulevasteks rakendusteks.

Ämblikuniit või selle eeskujul toodetud analoogiline materjal võiks olla sobiv paljuks alates meditsiinilistest implantaatidest kuni kestlike spordirõivasteni. Ämblikuniit koosneb valgurohketest kiududest, moodustub näärmetes ja eritub keha tagaosast. Seda kasutatakse peamiselt võrgu ehitamiseks, kuid ämblikud kasutavad seda ka ronimiseks, suhtlemiseks, munade sisse pakkimiseks ja paljuks muuks.