Паук-мутант без глаз плетёт сияющую паутину — эксперименты с CRISPR зашли слишком далеко?

Молекулярный инструмент CRISPR-Cas9 произвёл настоящий переворот в генной инженерии. Эта система редактирования генома работает как точнейшие молекулярные ножницы: фермент Cas9 находит заданный участок ДНК с помощью специально сконструированной направляющей РНК и вносит в него прицельные изменения: удаляет нежелательные гены, исправляет мутации или встраивает новые генетические последовательности с беспрецедентной точностью. За несколько лет этот метод уже успел трансформировать сельское хозяйство, медицину и даже микробиологию, а теперь впервые нашёл применение в работе с паукообразными.

Итак, специалисты Университета Байройта создали первого в истории генетически модифицированного паука , способного плести флуоресцентную красную паутину. Для эксперимента выбрали распространённый вид Parasteatoda tepidariorum — нашего привычного соседа в городских квартирах.

Работа с этими членистоногими долгое время оставалась недоступной для лабораторных исследований. Главными препятствиями служили каннибализм среди особей и необычайно сложная архитектура их генома. Чтобы преодолеть эти трудности, биологи разработали уникальное решение на базе CRISPR, содержащее последовательность генов для синтеза красного флуоресцентного белка, и ввели его в неоплодотворённые яйцеклетки.

Процедура микроинъекции потребовала исключительной аккуратности. Перед манипуляцией особей обездвиживали с помощью углекислого газа. После восстановления самок скрестили с самцами идентичного вида. В результате появилось потомство, производящее нити с внедрённым красным белком — модификация генома никак не повлияла на естественный процесс формирования волокон.

Природное волокно, которое создают эти существа, поражает своими характеристиками. Оно сочетает экстремальную устойчивость к разрыву с удивительной эластичностью, при этом остаётся невесомым и способным к биологическому разложению. Успех эксперимента открывает широкие перспективы для создания новых материалов. В медицине модифицированные волокна могут найти применение в качестве прочных, но рассасывающихся хирургических нитей или основы для выращивания искусственных тканей. Материаловеды получили возможность разрабатывать сверхлёгкие защитные ткани, превосходящие по прочности существующие синтетические аналоги. А биотехнологи теперь могут встраивать в паутину различные функциональные молекулы, создавая "умные" материалы с заданными свойствами: от биосенсоров до систем адресной доставки лекарств.

Исследование не ограничилось созданием светящихся нитей. Команда также опробовала методику под названием CRISPR-KO, которая позволяет избирательно "выключать" определённые гены. Особое внимание уделили участку ДНК под названием "so".

Согласно первоначальной гипотезе, именно этот ген отвечает за формирование глаз у паукообразных. Чтобы проверить предположение, исследователи отключили его действие. Результат оказался однозначным — у появившегося потомства полностью отсутствовали органы зрения.