الصينيون يطورون سلالة من دودة القز تنتج حرير عنكبوت فائق القوة

طوّر علماء التكنولوجيا الحيوية الصينيون سلالة معدلة وراثيا من ديدان القز التي تنسج يرقاتها شرانق من ألياف بروتينية مماثلة في التركيب والقوة لخيوط شبكة العنكبوت.

ويمكن استخدام هذه الخيوط كـ"بديل أخضر" للخيوط الجراحية وخيط الصيد المصنوع من النايلون وبوليمرات أخرى، ونشر العلماء مقالا بهذا الشأن في مجلة Matter.

وقال مي جون بينغ، الباحث في جامعة "دونغهوا" في شنغهاي: "إن حرير العنكبوت هو مورد استراتيجي، ويجب على البشرية أن تبدأ في استغلاله في أسرع وقت ممكن. وتعد المتانة العالية للألياف التي حصلنا عليها كجزء من هذا البحث خطوة كبيرة نحو حل هذه المشكلة. وعلى وجه الخصوص، يمكن استخدام هذه الخيوط كمادة خياطة في أكثر من 300 مليون عملية جراحية تُجرى سنويا في العالم."

ويدرس المهندسون والكيميائيون والفيزيائيون بنشاط كيفية هيكلة المواد الطبيعية المختلفة، والتي يتفوق الكثير منها إلى حد بعيد على تلك التي أنشأها الإنسان من حيث القوة والخفة والمتانة والعديد من المعايير الأخرى. وعلى سبيل المثال فإن الحرير الناتج عن شبكات العنكبوت أقوى بكثير من الفولاذ. وفي الوقت نفسه، لديه وزن منخفض وقوة شد عالية.

كان مي جون بينج وزملاؤه من أوائل مَن ابتكروا سلالة معدلة وراثيا من فراشات دودة القز التي تنسج يرقاتها شرنقة من ألياف مماثلة في تركيبها وخصائصها لحرير العنكبوت. وتمكن علماء التكنولوجيا الحيوية الصينيون من حل هذه المشكلة بفضل استخدام محرر الجينوم " CRISPR/Cas9، والذي استبدل به العلماء الجين الذي يشفّر إنتاج بروتين MiSp ، وهو أحد المكونات الرئيسية للحرير.

واكتشف الباحثون الصينيون أن هذا الببتيد كان له وزن أقل بكثير وبنية مختلفة اختلافا جذريا في حرير العنكبوت، مما أدى إلى تفوق خيوط هذه المادة بمقدار عدة أضعاف في القوة وخصائص ميكانيكية أخرى على نظيرتها من شرانق دودة القز العادية. واستخدم العلماء تكنولوجيا CRISPR/Cas9 لإزالة جزء رئيسي من جين الفراشة الذي يشفر MiSp واستبداله بجزء مماثل من الحمض النووي للعنكبوت.

ونتيجة لذلك، حصل العلماء على ديدان القز المعدلة وراثيا، التي يتمتع حريرها بقوة شد تبلغ ضعف قوة شد نظيراتها التقليدية، وكان أيضا أكثر مقاومة للتمدد وضغوط ميكانيكية أخرى. ومن ناحية أخرى لم يكن أقل فاعلية من حرير العنكبوت الحقيقي، مما يفتح الطريق أمام الإنتاج الصناعي الواسع النطاق لخيوط حرير العنكبوت.

علاوة على ذلك، يشير العلماء إلى أن الأسلوب الذي طوروه يجعل من الممكن إنشاء سلالات أخرى معدلة وراثيا من دودة القز، والتي سيحتوي حريرها على أحماض أمينية اصطناعية وجزيئات أخرى غير موجودة في الطبيعة. وخلّص مي جونبينج وزملاؤه إلى أن ذلك سيؤدي إلى زيادة القوة والمتانة والمقاومة الكيميائية لألياف الحرير.