Bilim Dünyasında Bir İlk Daha: Genetiği Değiştirilmiş İpekböceğine Saf Örümcek İpeği Ürettirildi
Örümcek ipekleri rakipsiz dayanıklılığı ve gücü ile yıllardır bilim insanlarının odak noktasıydı. Örümcekler, ipekböceklerinin yaptığı gibi lifleri dışarı pompalamak için çalıştırılamaz: Son derece bölgeseldirler ve komşularını yemeye eğilimlidirler ve bu görevi uzun süre sürdürmeyi reddederler. Bu nedenle onlarca yıldır bilim insanları, örümcek ipeği üretmek için bakteriler, mayalar, fareler, hamsterler ve hatta keçiler de dâhil olmak üzere çeşitli organizmaların genetik mühendisliğini yapmaya çalıştı, ancak yalnızca kısmi bir başarı elde etti.
Şimdi, ilk kez, Çinli araştırmacılar genetiği değiştirilmiş ipekböceklerinden saf örümcek ipeği elde etmeyi başardılar. Ekibin 4 Ekim Matter dergisindeki raporuna göre bu malzeme, kurşungeçirmez yeleklerde kullanılan Kevlar’dan altı kat daha dayanıklı.
Çalışmada yer almayan Logan’daki Utah State Üniversitesi’nden örümcek ipeği uzmanı moleküler biyolog Randy Lewis, liflerin “herkesin gösterebildiğinden daha iyi mekanik özellikler” sergilediğini söylüyor.
İplikler doğal örümcek ipeği kadar güçlü veya esnek değildir ancak bir ilerlemedir. İpekböcekleri üzerinde yapılan önceki çalışmalar, yalnızca yüzde 30 ila 50 oranında örümcek ipeğinden oluşan daha zayıf lif karışımları oluşturmuştu.
Yeni çalışmada araştırmacılar, örümcek ipeği proteinini ipekböceklerine yapmak için tüm talimatları eklemek ve proteinin ipekböceklerinin ipek yapma bezlerinde sarıldığından emin olmak için gen düzenleme aracı CRISPR/Cas9’u kullandılar. Bu, ekibin böceğin doğal mekanizmalarından yararlanmasına olanak sağladı. İnce ipekböceklerinin yetiştirilmesi, daha sonra bazılarının örümcek ipeği genini her iki ebeveynden de almasıyla sonuçlandı, bu da onların daha saf örümcek ipeği üretebileceği anlamına geliyordu.
Eğer ipek bir gün laboratuvardan çıkarsa, doktorlar onu ekstra sağlam dikişler dikmek için kullanabilirler. Polis memurları daha güçlü zırhlı yelekler giyebilir. Ve daha çevre dostu bir elyaf, naylon ve polyester gibi yaygın sentetiklerin yerini alabilir.
Şangay’daki Donghua Üniversitesi’nden sentetik biyolog Junpeng Mi, bir basın bülteninde “Örümcek ipeği acil keşfedilmesi gereken stratejik bir kaynak olarak duruyor” dedi. Mi, örümcek ipeğinin tek başına cerrahi uygulamalarının dünya çapında milyonlarca kişiye yardımcı olabileceğini tahmin ediyor.
Ancak örümcek ipeğinin seri üretimi engellerle karşı karşıyadır. Mi ve meslektaşlarının öncelikle ipekböceklerinde oluşturdukları genetik değişikliklerin birkaç nesil süreceğini doğrulamaları gerekecek. Aksi halde üreticilerin mühendislik sürecini düzenli olarak yeniden başlatması gerekebilir.
Araştırmacılar aynı zamanda geleneksel ipekböceği çiftçilerinin yaşadığı, böceklerin sağlığının güvence altına alınması da dâhil olmak üzere aynı zorluklarla da karşılaşacak. Utah Eyalet Üniversitesi’ndeki bir başka örümcek ipeği araştırmacısı olan biyolog Justin Jones, ipekböceklerinin enfeksiyona karşı çok savunmasız olduğunu belirtiyor.
İpekböcekleri sağlıklı olsa bile bu fabrika işçileri farklı ipek lifleri üretebilirler. Lewis, “İpek dünyasında, keşfettiğimiz gibi, asıl sorun, çiftliklerin kullandığı yüzlerce ipekböceği türünün bulunması ve bunların size aynı mekanik özellikleri vermemesidir” diyor.
Yine de ipekböcekleri bu tür genetik mühendisliği için en çekici adaylardan birini oluşturuyor. Diğer değiştirilmiş canlıların çoğu, kısmen enzimlerinin örümcek ipeği proteininden sorumlu DNA’yı parçalamasından dolayı yalnızca küçük miktarlarda kullanılabilir lif üretmektedir.
Ve proteini dışarı pompalamak sürecin sadece bir kısmı; Örümcekler daha sonra proteini uyuşturucu adı verilen bir sıvı içinde çözer ve ortaya çıkan yapışkan maddeyi dayanıklı bir lif haline dönüştürür. İpekböcekleriyle çalışmak zor olsa da solucanlar her iki zorluğun da üstesinden gelir: Vücutları zaten ipek üretmeye alışkındır.
Mi’nin ekibi ileriye dönük olarak daha güçlü ve esnek lifler geliştirmeyi umuyor. Mi, örümcek ipeği proteinine yapay aminoasitler ekleyerek araştırmacıların potansiyel olarak doğal lifin üst sınırlarını bile aşabileceklerini hayal ediyor.
Yazan: İlknur YEŞİLYURT
Referans
J. Mi ve ark . Transgenik ipekböceklerinden eğrilen yüksek mukavemetli ve ultra sert tam örümcek ipeği lifleri . Önemli . Cilt 6, 4 Ekim 2023. doi: 10.1016/j.matt.2023.08.013.
Bir yanıt bırakın