Genetiği Değiştirilmiş İpekböcekleri Saf Örümcek İpeği Üretebiliyor!

Örümcek ipeği rakipsiz gücü ve sağlamlığıyla ünlüdür. Ancak bu ipeği seri şekilde üretmenin bir yolunu bulmak kolay bir iş değildir. Örümcekler, ipekböceklerinde olduğu gibi lif üretmek için çalıştırılamaz; çünkü örümcekler bölgelerini korumaya ve komşularını yemeye eğilimlidirler. Dahası ipek üretimini uzun süre sürdürmeyi reddederler. Bu nedenle onlarca yıldır bilim insanları; örümcek ipeği üretmek için bakteriler, mayalar, fareler, hamsterlar ve hatta keçiler de dahil olmak üzere çeşitli organizmaların genetik mühendisliğini yapmaya çalışmış, ancak yalnızca kısmi bir başarı elde edebilmişlerdir.

Ancak yakın zamanlarda ilk kez, Çinli araştırmacılar genetiği değiştirilmiş ipekböceklerinden saf örümcek ipeği elde etmeyi başardılar.^[1] Ekibin 4 Ekim tarihinde Matter dergisinde yayımladığı rapora göre bu malzeme, kurşun geçirmez yeleklerde kullanılan Kevlar'dan altı kat daha dayanıklıydı. Çalışmada yer almayan Logan'daki Utah State Üniversitesinden örümcek ipeği uzmanı moleküler biyolog Randy Lewis, liflerin "daha önceki çalışmalarda elde edilebilen ürünlerden daha iyi mekanik özellikler sergilediğini" söyledi.

Üretilen iplikler doğal örümcek ipeği kadar güçlü veya esnek olmamakla birlikte yine de çalışma bir ilerleme kabul edilebilir. İpekböcekleri üzerinde yapılan önceki çalışmalar, yalnızca yüzde 30 ila 50 oranında örümcek ipeğinden oluşan daha zayıf lif karışımları oluşturmuştur.

Bu yeni çalışmada ise araştırmacılar, örümcek ipeği proteini üretmek için gerekli tüm talimatları ipekböceklerinin genetiğine yerleştirmek ve proteinin ipekböceklerinin ipek üretim bezlerinde sarıldığından emin olmak için gen düzenleme aracı CRISPR/Cas9'u kullandılar. Bu, ekibin böceğin doğal mekanizmasından yararlanmasına izin verdi. Değiştirilmiş ipekböceklerinin yetiştirilmesi, sonraki nesilde bazı ipekböceklerinin örümcek ipeği genini her iki ebeveynden miras almasıyla sonuçlandı; bu da daha saf örümcek ipeği üretebilecekleri anlamına geliyordu.

Eğer bu ipek bir gün laboratuvarda üretilebilirse, doktorlar tarafından oldukça sağlam dikişler atmak için kullanılabilir. Güvenlik güçleri daha güçlü zırhlı yelekler giyebilir ve daha çevre dostu olan bu lif, naylon ve polyester gibi yaygın sentetiklerin yerini alabilir. Şangay'daki Donghua Üniversitesinden sentetik biyolog Junpeng Mi, şöyle söylüyor:

Örümcek ipeği acilen keşfedilmesi gereken stratejik bir kaynaktır.

Mi, örümcek ipeğinin cerrahi uygulamalarının dünya çapında milyonlarca kişiye yardımcı olabileceğini tahmin ediyor. Ancak örümcek ipeğinin seri üretimi engellerle karşı karşıya bulunuyor. Mi ve meslektaşlarının öncelikle ipekböceklerinde oluşturdukları genetik değişikliklerin birkaç nesil süreceğinden emin olmaları gerekecek. Aksi halde üreticilerin mühendislik sürecini düzenli olarak yeniden başlatması gerekebilir.

Science News

Araştırmacılar aynı zamanda böceklerin sağlığını korumak da dahil olmak üzere geleneksel ipekböceği yetiştiricilerinin karşılaştığı aynı zorluklarla da karşılaşacak. Utah Eyalet Üniversitesindeki bir başka örümcek ipeği araştırmacısı olan biyolog Justin Jones, ipekböceklerinin enfeksiyona karşı çok savunmasız olduğunu belirtiyor. İpekböcekleri sağlıklı olsa bile birbirlerinden farklı ipek lifleri üretebilirler. Lewis şöyle diyor:

İpek dünyasındaki asıl sorun, keşfettiğimiz üzere çiftliklerin kullandığı yüzlerce ipekböceği türünün bulunması ve bunların aynı mekanik özelliklere sahip olmamasıdır.

Yine de ipekböcekleri böyle bir genetik mühendisliği için en çekici adaylardan birini oluşturuyor. Çünkü diğer değiştirilmiş canlıların çoğu, kısmen enzimlerinin örümcek ipeği proteininden sorumlu DNA'yı parçalaması nedeniyle yalnızca küçük miktarlarda kullanılabilir lif üretebiliyor.

Proteini dışarı vermek ise sürecin sadece bir kısmı; örümcekler daha sonra proteini kıvamlı bir sıvı içinde çözüyor ve ortaya çıkan yapışkan maddeyi dayanıklı bir lif haline dönüştürüyor. Her ne kadar çalışılmaları zor olsa da ipekböcekleri bu iki aşamayı da geçebiliyor, çünkü vücutları ipek üretmeye alışkın.

Mi'nin ekibi ileride daha güçlü ve esnek lifler geliştirmeyi umuyor. Mi, örümcek ipeği proteinine yapay amino asitler ekleyerek doğal lifin kısıtlamalarını bile aşabileceklerini umuyor.