Silk

في تقدم ملحوظ، نجح علماء التكنولوجيا الحيوية الصينيون في هندسة سلالة معدلة وراثيا من دودة القز قادرة على إنتاج يرقات تنسج شرانق مكونة من ألياف بروتينية تشبه إلى حد كبير خصائص هيكل وقوة حرير العنكبوت، وقد فتح هذا التطور الرائد الأبواب أمام "بديل أخضر" للخيوط الجراحية وخيوط الصيد، مما يوفر بديلاً مستدامًا للنايلون والبوليمرات الاصطناعية الأخرى، وقد نشرت نتائج هذا البحث في مجلة Matter الموقرة.

ويمثل حرير العنكبوت، المشهور بقوته الاستثنائية، موردا لا يقدر بثمن، ويؤكد مي جون بينج، الباحث في جامعة دونجهوا في شنغهاي، على الحاجة الملحة لتسخير إمكاناته، ويؤكد جون بينغ أن "حرير العنكبوت يعد موردا استراتيجيا، ويجب على البشرية أن تبدأ في استغلاله في أسرع وقت ممكن، وتلبي قوة الشد العالية للألياف المنتجة في هذه الدراسة حاجة ماسة، لا سيما في مجال الغرز الجراحية، حيث يتم إجراء أكثر من 300 مليون إجراء في جميع أنحاء العالم سنويًا.

وقام فريق متعدد التخصصات من المهندسين والكيميائيين والفيزيائيين باستكشاف الخصائص الهيكلية لمختلف المواد الطبيعية التي غالبًا ما تتفوق على نظيراتها من صنع الإنسان من حيث القوة وطبيعة الوزن الخفيف والمتانة وغيرها من المعايير الحاسمة، وعلى سبيل المثال، يتميز حرير العنكبوت بقوة لا تصدق، تتفوق على قوة الفولاذ، كل ذلك مع الحفاظ على شكل خفيف الوزن وعالي الشد.

وحقق مي جون بينغ وزملاؤه الباحثون تقدمًا كبيرًا من خلال إنشاء سلالة معدلة وراثيًا من فراشات دودة القز، التي تنتج يرقاتها الآن شرانق تحتوي على ألياف تشبه حرير العنكبوت في البنية والخصائص، وأصبح هذا الإنجاز ممكنًا من خلال استخدام تقنية تحرير الجينوم CRISPR/Cas9، مما أتاح الاستبدال الدقيق للجين المسؤول عن إنتاج بروتين MiSp، وهو مكون رئيسي للحرير.

حرير فائق القوة

ومن خلال أبحاثهم، اكتشف العلماء الصينيون أن بروتين MiSp الموجود في حرير العنكبوت يمتلك وزنًا أقل بكثير وبنية مختلفة جذريًا عن نظيره في دودة القز، مما أدى إلى ظهور خيوط حرير العنكبوت التي أظهرت قوة فائقة وخصائص ميكانيكية مقارنة بشرانق دودة القز التقليدية، ومن خلال الاستفادة من تقنية كريسبر/كاس9، قام الباحثون بشكل انتقائي بإزالة جزء مهم من جين دودة القز المسؤول عن MiSp واستبدلوه بجزء مماثل من الحمض النووي للعنكبوت.

وأدى هذا التعديل الوراثي إلى إنتاج ديدان القز التي يمكنها إنتاج حرير بقوة شد مضاعفة لنظيراتها غير المعدلة، مع تعزيز مقاومة التمدد والضغوط الميكانيكية الأخرى، ومن اللافت للنظر أن الحرير الناتج كان على قدم المساواة مع حرير العنكبوت الأصلي، مما يمثل خطوة مهمة نحو الإنتاج الصناعي على نطاق واسع لخيوط تشبه حرير العنكبوت.

وعلاوة على ذلك، توفر هذه التقنية الرائدة إمكانية إنشاء سلالات إضافية من دودة القز معدلة وراثيًا قادرة على دمج الأحماض الأمينية الاصطناعية وجزيئات أخرى غير موجودة في الطبيعة، وإن دمج مثل هذه العناصر يحمل في طياته وعدًا بتعزيز قوة ألياف الحرير ومتانتها ومقاومتها للمواد الكيميائية، وإن التطبيقات المحتملة لهذا الابتكار بعيدة المدى، وتمتد آثارها إلى صناعات مختلفة، من الطب إلى المنسوجات وغيرها.