Almanya'daki araştırmacılar, gen düzenleme teknolojisi CRISPR kullanılarak genetik olarak değiştirilen dünyanın ilk örümceklerini yaratmayı başardı. Bu gelişme, bilim dünyasında büyük yankı uyandırdı.
Şimdilik herhangi bir süper kahraman yaratma potansiyeli taşımayan bu örümcekler radyoaktif değil ve zehirleri de değiştirilmedi. Temel olarak hala sıradan ev örümcekleri olsalar da, genetik müdahaleler sonucunda bazıları gözsüz doğarken, diğerleri daha önce hiç görülmemiş bir yetenek kazanarak floresan kırmızı renkte ipek örmeye başladı.
Bilim insanlarının bu başarıyı nasıl elde ettiği merak ediliyorsa, yanıt CRISPR-Cas9 gen düzenleme aracı. Bu araç, araştırmacıların bir hücrenin genomunda belirli noktalara kesikler atmasına ve gen dizilerini çıkarmasına veya eklemesine olanak tanıyor.
Peki neden böyle bir çalışma yapıldı? Araştırmacılar, özellikle örümcek ipeğinin benzersiz özelliklerini göz önünde bulundurarak, bu gen düzenleme teknolojisinin örümceklere uygulanmadığını fark edip, burada büyük bir potansiyel olduğunu düşündüler. Projenin temel amacı bir 'kavram kanıtı' sunmaktı.
Araştırmanın baş yazarlarından, Bayreuth Üniversitesi'nden biyokimyacı Thomas Scheibel, "Geniş bir uygulama yelpazesi düşünüldüğünde, şimdiye kadar örümceklerde CRISPR-Cas9 kullanılan hiçbir çalışma olmaması şaşırtıcıydı" diyor.
Örümcekler, doğanın harikalarıdır. Yaklaşık 400 milyon yıldır var olan ve 50.000'den fazla bilinen türe ayrılan örümcekler, etkileyici bir evrimsel başarıya imza atmışlardır. Tüm organizma takımları arasında tür çeşitliliği açısından yedinci sırada yer alırlar.
Özellikle örümcek ipeği büyük ilgi çekiyor. Bazı örümcek ipekleri, çelikle karşılaştırılabilir çekme mukavemetine sahipken, ağırlıklarına oranla eşsiz bir güç-ağırlık oranına, esnekliğe ve dayanıklılığa sahiptir.
İnsanlar uzun süredir örümcek ipeğinin bu sihirli özelliklerinden yararlanmaya çalışsa da, pek başarılı olamadılar. Çoğu örümcek bölgeci avcılardır ve toplu yaşamaya tolerans göstermezler, bu da ipek böcekleri gibi yetiştirilmelerini engeller.
Sentetik örümcek ipekleri hızla gelişse de, araştırmacılar canlı örümceklerin genlerini düzenleyerek ipek üzerinde çalışmanın hala benzersiz bir değeri olabileceğini savunuyorlar.
Örümceklerle gen düzenleme konusunda daha önce bir örnek olmadığı için, Scheibel ve meslektaşları daha basit bir hedefle başladılar: Bir geni çıkarmak ('knock-out' etmek).
Net sonuçlar almak amacıyla, göz gelişiminde rol oynayan 'sine oculis' genini seçtiler.
Araştırmacılar daha sonra, bu göreve uygun hale getirilmiş bir gen düzenleme sistemi tasarladılar ve bunu yaygın bir ev örümceği türünün (Parasteatoda tepidariorum) anestezi altındaki dişi örümceklerinin karınlarına enjekte ettiler.
CRISPR bileşenleri, örümceğin yumurta hücreleri üzerinde etki gösterdi ve bu yumurtalar erkek DNA'sı ile birleştiğinde gözsüz örümcek yavruları dünyaya geldi.
Ev örümceklerinde genetik modifikasyon için bir süreç oluşturulduktan sonraki adım, ipek genleriyle oynamaktı. Araştırmacılar, en güçlü örümcek ipeği türünde bulunan ve örümcek ipeğinin ana proteinleri olan spidroinlerin üretimi için bir gen seçtiler.
Önceki deneyde olduğu gibi, bu kez kırmızı floresan bir protein için gen dizisi içeren hedeflenmiş bir çözeltiyi dişi örümceklere enjekte ettiler.
Bazı örümcek yavruları daha sonra kırmızı floresan sürükleme ipeği ördü. Bu, gen dizisinin ipek proteini içine başarılı bir şekilde 'yerleştirildiğinin' (knock-in) kanıtı oldu.
Scheibel, "Dünya çapında ilk kez, CRISPR-Cas9'un istenen bir diziyi örümcek ipek proteinlerine dahil etmek ve böylece bu ipek liflerinin işlevselleştirilmesini sağlamak için kullanılabileceğini gösterdik" diyor.
"CRISPR gen düzenlemesini örümcek ipeğine uygulayabilme yeteneği, malzeme bilimi araştırmaları için çok umut verici; örneğin, örümcek ipeğinin zaten yüksek olan çekme mukavemetini daha da artırmak için kullanılabilir."
Çalışma, bilim dergisi Angewandte Chemie'de yayımlandı.
