利用CRISPR-Cas对蜘蛛进行的首次基因编辑产生了五颜六色的丝

拜罗伊特大学的生物材料研究小组首次成功地将CRISPR-Cas9基因编辑工具应用于蜘蛛。经过基因改造，蜘蛛产生了红色荧光丝。

这项研究的结果发表在《Angewandte Chemie》杂志上。

蜘蛛丝是材料科学领域最迷人的纤维之一。特别是，其拉绳线具有极高的抗撕裂性，同时还具有弹性、轻质和可生物降解性。如果科学家成功地在活体动物中影响蜘蛛丝的生产，从而深入了解拖丝线的结构，这可能为开发用于广泛应用的新丝功能铺平道路。

在过去的十年里，基因编辑工具CRISPR-Cas9彻底改变了生物学。借助这种分子工具，研究人员可以靶向并切割DNA中的特定位置。然后，细胞的自然修复机制可用于敲除基因或插入新基因（敲入）。由于其高效性，CRISPR-Cas9已被用于发育和进化生物学以及材料科学、害虫防治和农业的众多研究中。

拜罗伊特大学生物材料系主任、该研究的资深作者Thomas Scheibel教授说：“考虑到CRISPR-Cas9的广泛可能应用，令人惊讶的是，迄今为止还没有在蜘蛛中使用CRISPR-Cas 9的研究。”。

对于他们的新方法，Scheibel教授和他的博士生Edgardo Santiago Rivera开发了一种注射溶液，其中包括基因编辑系统的成分以及红色荧光蛋白的基因序列。这种溶液被注射到未受精的雌性蜘蛛的卵中，然后与同一物种的雄性蜘蛛交配。结果，基因编辑蜘蛛的后代在拖丝中显示出红色荧光，这清楚地证明了基因序列成功地敲入丝蛋白。“我们首次在全球范围内证明，CRISPR-Cas9可用于将所需序列掺入蜘蛛丝蛋白中，从而使这些丝纤维功能化，”Scheibel说。“将CRISPR基因编辑应用于蜘蛛丝的能力在材料科学研究方面非常有前景。例如，它可以用来进一步提高蜘蛛丝已经很高的抗拉强度。”

因此，本研究中操纵的蜘蛛丝蛋白是开发具有新特性的丝纤维的第一个模型，支持它们在未来应用中的功能化。p