蛛絲是一種神奇的天然纖維。

在一項重大突破中，CRISPR-Cas9基因編輯工具首次成功應用于蜘蛛，使其吐出了紅色熒光蛛絲。

蛛絲這種天然纖維的卓越特性令科學家著迷數十年：它具有超強韌性、彈性、輕質和可生物降解的特點。如果我們能理解并優化這些天然特性，這種獨特組合將蘊含巨大的應用潛力。

長期以來，活體蜘蛛的蛛絲生產調控一直是個難題，但德國拜羅伊特大學的新研究通過基因編輯工具取得了突破性進展。該大學生物材料學主席、研究資深作者托馬斯·謝貝爾教授表示："我們首次在全球范圍內證明，CRISPR-Cas9可用于將目標序列整合到蛛絲蛋白中，從而實現蛛絲纖維的功能化改造。"

研究團隊選擇家隅蛛（學名Parasteatoda tepidariorum）進行實驗。這種革命性基因編輯工具能通過剪切或插入基因來精準修飾DNA，此前已在植物、動物甚至細菌中廣泛應用，但從未應用于蜘蛛領域。

團隊指出，活體蜘蛛的蛛絲生產調控對理解牽引絲結構至關重要。正是這種結構賦予了蛛絲超凡的強度、彈性和韌性。這些發現有望推動新型功能蛛絲的研發，應用領域涵蓋高端紡織品、生物醫學植入物、專用傳感器和可持續材料。

謝貝爾教授與其博士生埃德加多·圣地亞哥-里維拉開發了一種含有基因編輯系統和紅色熒光蛋白基因序列的注射溶液。為完成高難度顯微注射，研究人員需用二氧化碳麻醉蜘蛛防止其移動。

他們將特制溶液注入未受精雌蛛的卵囊，隨后讓這些雌蛛與同種雄蛛交配。令人驚嘆的是，基因編輯蜘蛛的后代吐出的牽引絲呈現紅色熒光，這清晰證明目標基因序列已成功"敲入"蛛絲蛋白。

謝貝爾教授補充道："CRISPR基因編輯技術應用于蛛絲，對材料科學研究意義重大。例如，可進一步提升蛛絲本已極高的抗拉強度。"這種改造蛋白成為技術藍本，證實了創造具有全新工程特性蛛絲的可行性。

據報道，研究團隊還運用CRISPR-KO技術研究蜘蛛基因功能。通過滅活"so"基因，研究人員發現該基因對蜘蛛眼部發育至關重要 —— 基因被阻斷后蜘蛛無法形成眼睛。這些發現拓展了人類對蜘蛛基因的認知。

該研究成果已發表于《應用化學》期刊。

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