تمكن الباحثون من إنشاء شبكات عنكبوتية من خلايا بقرة معدلة وراثيا

علوم / باحثون يزرعون جينات عنكبوتية في خلايا الأبقار والهامستر

بواسطة تمارا تروبمان

نجح علماء من أحد المختبرات الكندية في زرع جينات مأخوذة من عنكبوت في خلايا الأبقار والهامستر، لإنتاج شبكات عنكبوتية من هذه الخلايا. ويعد الخيط الحريري الذي ينتجه العنكبوت من أقوى وأخف المواد في العالم، ويهتم العلماء باستخدامه في مجموعة متنوعة من التطبيقات، بما في ذلك الأوتار الاصطناعية وصنع الملابس المضادة للرصاص.

وقام الباحثون العاملون في شركة "نيكسيا" للتكنولوجيا الحيوية، بحقن الجينات المسؤولة عن إنتاج شبكات حرير العنكبوت في الماعز أيضًا. ويتوقع الدكتور جيفري تورنر الرئيس التنفيذي ورئيس الشركة أن يبدأوا في الربيع بحلب حليب الماعز الذي سيحتوي على بروتينات تصنع منها شبكات العنكبوت.

وستنشر الدراسة، التي تصف كيفية قيام الباحثين بإدخال الجينات إلى الخلايا، اليوم في مجلة "ساينس" العلمية. وقد ساعد الباحثون علماء من الجيش الأمريكي، وتمكنوا من جمع البروتينات التي تشكل شبكات العنكبوت. تفرزها خلايا الأبقار والهامستر المعدلة وراثيا. يتم نسج الألياف من البروتينات، والتي تكاد تكون مماثلة في الجودة للشبكات التي ينسجها العنكبوت.

"عندما يتم نسج الخيوط الحريرية التي ينتجها العنكبوت معًا، فإنها تكون أقوى بثلاث مرات من ألياف السترات الواقية من الرصاص، وأقوى بخمس مرات من الفولاذ. وقال تورنر: "لسنوات عديدة، كانت القدرة على تقليد خصائص خيوط حرير العنكبوت تعتبر بمثابة الكأس المقدسة لعلم المواد".

إن البحث عن طريقة من شأنها أن تجعل من الممكن إنتاج شبكات العنكبوت بكميات تجارية قد شغل العلماء في مجال البنية المادية لعقود من الزمن. في الماضي، حاول العلماء تربية مزارع العناكب، لكن المحاولة باءت بالفشل، لأن العناكب حيوانات منعزلة تحرس أراضيها. في السنوات الأخيرة، ومع تطور الهندسة الوراثية، أدخل العديد من الباحثين الجينات المسؤولة عن إنتاج حرير العنكبوت في البكتيريا وخلايا الخميرة والنباتات، لكن النتائج كانت مخيبة للآمال. وفي أحسن الأحوال، حصل العلماء على كتل من بروتينات الحرير، التي بقيت داخل الخلايا. وحتى بعد استخلاص البروتينات وتنقيتها، كانت الألياف المغزولة منها هشة وعديمة القيمة.

وكانت الفرضية الأساسية لفريق البحث الكندي بقيادة الدكتورة أناتولا لازاريس هي أنه سيتم الحصول على نتائج أفضل إذا تمكنوا من إدخال الجينات المسؤولة عن إنتاج الشبكات في خلايا مماثلة لتلك التي ينتج منها العنكبوت خيوط الحرير. . توجد في العناكب خلايا تسمى الظهارة، وهي تبطن، من بين أمور أخرى، الغدد في جسم العنكبوت، وتكون مسؤولة عن إنتاج اثنين من البروتينات. تُفرز هذه البروتينات من الغدد الحريرية الموجودة خارج جسم العنكبوت، وتشكل - في إجراء لا يزال غير واضح تمامًا - شبكة الحرير.

واختار الباحثون إدخال الجينات في نوعين من الخلايا: خلايا من الغدد الثديية للأبقار، تتفوق في إفراز البروتينات خارج الخلية؛ والخلايا المأخوذة من كلية الهامستر، تم تكييفها لإنتاج كميات كبيرة من البروتينات. وفي كلا النوعين من الخلايا، تتشكل بروتينات الحرير، والتي تفرز خارجها، ويمكن جمعها بسهولة. تم نقع هذه البروتينات في محاليل كيميائية، ثم تم تمريرها عبر فتحات حقنة صغيرة، بحيث يتم غزل ألياف الحرير منها في نهاية العملية.

وفقًا لتيرنر، كانت الألياف الناتجة "خفيفة وقوية مثل الفولاذ ومرنة مثل النايلون"، لكنها لم تتطابق تمامًا مع درجة مرونة وقوة شبكات العنكبوت الطبيعية. ووفقا للباحثين، قد يكون هذا بسبب أن الألياف مصنوعة من بروتين واحد فقط من البروتينين اللذين تستخدمهما العناكب. ووفقا لهم، سيحاولون قريبا نسج الألياف من كلا البروتينين معًا.

وفي هذه الأثناء، يحاول العلماء تربية الماعز المعدلة وراثيا، من أجل إنتاج قطيع من الماعز يمكنه إنتاج كميات تجارية من بروتينات الحرير من الحليب.

https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~299381352~~~29&SiteName=hayadan