Züchtung einer revolutionären Spinne
Kürzlich gelang es Wissenschaftlern, die erste CRISPR-Cas9-modifizierte Spinne zu züchten. Diese Spinne produziert rote fluoreszierende Seide. Dabei handelte es sich um die häufige Hausspinne (Parasteatoda tepidariorum). Die Herausforderung bestand darin, dass Spinnen oft kannibalistisch sind und eine komplexe Genomarchitektur aufweisen. Dies macht genetische Manipulation und die anschließende Aufzucht der Nachkommen schwierig.
Um diese Hürden zu überwinden, entwickelten die Forscher eine neuartige CRISPR-Lösung. In diese Lösung war die Gen-Sequenz für ein rotes fluoreszierendes Seidenprotein integriert. Unbefruchtete Spinneneier wurden daraufhin mikroinjektiviert. Dies war ein herausfordernder Prozess, der eine Anästhesie der Spinnen erforderte. Mit CO2 wurden sie ruhiggestellt, um Bewegungen während des Verfahrens zu verhindern.
Fortschritte und Ergebnisse der Forschung
Nach der Genesung wurden die Weibchen mit Männchen derselben Art verpaart. Die Nachkommen zeigten, dass ihre Seide das rote fluoreszierende Protein enthielt. Es war der Beweis dafür, dass die Genmanipulation erfolgreich war. Professor Dr. Thomas Scheibel, der Hauptautor der Studie, betont die Bedeutung dieser Forschung: „Wir haben erstmals weltweit gezeigt, dass CRISPR-Cas9 verwendet werden kann, um eine gewünschte Sequenz in Spinnenseidenproteine einzufügen. Dies ermöglicht die Funktionalisierung dieser Seidenfasern.“
Spinnenseide besitzt faszinierende Eigenschaften. Sie ist äußerst reißfest, elastisch und leicht. Darüber hinaus ist sie biologisch abbaubar. Der Erfolg dieses Experiments könnte die Tür für neue Anwendungen im Bereich Materialwissenschaft und Biotechnologie öffnen. Scheibel hebt hervor, dass die Anwendung von CRISPR in der Spinnenseidenforschung vielversprechend ist. Ein Beispiel dafür wäre die Möglichkeit, die bereits sehr hohe Zugfestigkeit der Spinnenseide weiter zu erhöhen.
Zusätzliche Erkenntnisse: CRISPR-KO und Genforschung
Die Untersuchung beschränkte sich nicht nur auf die Farbänderung der Spinnennetze. Das Team experimentierte auch mit dem sogenannten CRISPR-KO-Verfahren. Dabei testeten die Forscher die Auswirkungen von Änderungen, indem sie ein Gen mit dem Namen "so" stummschalteten. Dieses spezifische Gen gilt als entscheidend für die Augenentwicklung bei Spinnen.
Durch diesen Prozess konnten die Forscher ihre Hypothese bestätigen. Das Blockieren des „so“-Gens führte zu Spinnen ohne Augen. Dies brachte signifikante Fortschritte im genetischen Verständnis dieses oft vernachlässigten Lebewesens. Die Ergebnisse der Studie belegen die Rolle des Gens in der Augenbildung bei Arachniden.
Fazit: Der Weg in die Zukunft der Gentechnik
Die Studie wird in der Fachzeitschrift „Angewandte Chemie International Edition“ veröffentlicht. Sie zeigt die Potenziale der CRISPR-Technologie auf. Genetisch veränderte Spinnen können möglicherweise neue Materialien schaffen. Diese Entdeckungen könnten zu bedeutenden Fortschritten in der Materialwissenschaft führen. Der Einsatz von CRISPR in der Spinnenforschung hat das Potenzial, die Grenzen des bisher Möglichen neu zu definieren.
Quelle: Universität Bayreuth