สร้างใยแมงมุมเรืองแสงได้สำเร็จ ทีมนักวิจัยเฮ นี่คือครั้งแรกของโลก

ในยุคที่เทคโนโลยีชีวภาพกำลังขยับขอบเขตความเป็นไปได้ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยไบร์รอยท์ (University of Bayreuth) ในเยอรมนี ได้ทำในสิ่งที่ไม่เคยมีใครทำมาก่อน นั่นคือ ดัดแปลงพันธุกรรมแมงมุมตัวแรกของโลกที่สามารถถักใยแมงมุมเรืองแสงสีแดงได้จริง โดยใช้เครื่องมือชื่อดังแห่งวงการพันธุวิศวกรรมอย่าง CRISPR-Cas9

นี่ไม่ใช่เพียงแค่แมงมุมมีเรืองแสง แต่คือจุดเริ่มต้นของการ “อัปเกรดใยแมงมุม” ให้กลายเป็นโรงงานผลิตวัสดุแห่งอนาคต

CRISPR-Cas9: เครื่องมือปฏิวัติเชิงพันธุกรรม

ปกติแล้ว CRISPR-Cas9 ซึ่งเป็นเครื่องมือตัดต่อพันธุกรรมอัจฉริยะถูกนำไปใช้กับพืช สัตว์ และแบคทีเรียมาหลายปี แต่ไม่เคยมีใครกล้าทำกับแมงมุม เนื่องจากแมงมุมเป็นสัตว์ที่ชอบกินพวกเดียวกัน แถมยังมีจีโนมที่ซับซ้อนมาก

โดยแมงมุมที่นำมาใช้ในการทดลองครั้งนี้คือ แมงมุมบ้านพันธุ์ Parasteatoda tepidariorum ซึ่งถือเป็นแมงมุมบ้านทั่วไป ซึ่งนักวิจัยกลุ่มนี้ไม่ได้มองว่าการทดลองกับแมงมุมจะเป็นอุปสรรค์ พวกเขาจึงได้พัฒนาเทคนิคใหม่การดัดแปลงพันธุกรรมขึ้นมา ดังนี้

• เตรียมไข่แมงมุม (ยังไม่ผสมพันธุ์): นักวิจัยเลือกไข่ของแมงมุมเพศเมียที่ยังไม่ได้รับการผสมพันธุ์ เพราะช่วงนี้สามารถใส่ยีนใหม่เข้าไปได้โดยตรง
• ดัดแปลงยีนด้วย CRISPR: พวกเขาใช้ CRISPR-Cas9 ใส่ “ลำดับยีนของโปรตีนเรืองแสงสีแดง” เข้าไปในไข่ ด้วยการฉีดเข้าไปโดยตรง
• ป้องกันการขยับตัวของแมงมุม: ก่อนฉีด พวกเขาทำให้แมงมุมหลับชั่วคราวด้วยก๊าซ CO₂ เพื่อให้แม่นยำเวลาจิ้มเข็มใส่ยีนลงในไข่
• หลังจากฉีดเสร็จ: รอให้แมงมุมฟื้น แล้วจับคู่กับแมงมุมตัวผู้เพื่อให้เกิดการปฏิสนธิและฟักเป็นลูก

ลูกแมงมุมที่เกิดมาสามารถถักใยไหมที่มีโปรตีนเรืองแสงสีแดงได้จริง ซึ่งหมายความว่าการดัดแปลงพันธุกรรมประสบความสำเร็จโดยไม่กระทบต่อกระบวนการถักใยตามธรรมชาติเลย

ศาสตราจารย์ Thomas Scheibel หัวหน้าทีมวิจัยกล่าวว่า“นี่คือครั้งแรกของโลกที่มีการนำลำดับยีนใหม่เข้าสู่โปรตีนของใยแมงมุมด้วย CRISPR ได้สำเร็จ”

ประโยชน์ของการทดลองนี้คืออะไร ?

โดยปกติ คุณสมบัติของใยแมงมุมธรรมดาก็ถือว่าไม่ดีมากๆ อยู่แล้ว ทั้งเหนียวแน่น ยืดหยุ่นสูง เบาเหลือเชื่อ แถมยังย่อยสลายได้ตามธรรมชาติ และที่สำคัญคือแข็งแรงกว่าหลายเท่าเมื่อเทียบกับเหล็กในน้ำหนักเท่ากัน แต่ตอนนี้ นักวิจัยได้ยกระดับมันขึ้นไปอีกขั้น ด้วยการฝังยีนที่ทำให้ใยไหมเรืองแสงเป็นสีแดงได้

สิ่งเหล่านี้อาจทำให้วันหนึ่งเราได้เห็น เสื้อผ้าไฮเทคที่สามารถเรืองแสงอัตโนมัติ, ชุดกันกระสุนที่บางเบาแต่เหนียวแน่น และทั้งหมดผลิตมาได้จากใยแมงมุมธรรมดาที่พบได้ตามบ้าน

สาระเพิ่มเติมจากการทดลอง

แต่การทดลองไม่ได้หยุดแค่เรื่องความเจ๋งของใยเท่านั้น ทีมวิจัยยังเดินหน้าทดสอบอีกเทคนิคที่เรียกว่า CRISPR-KO หรือการ "ปิดการทำงานของยีน" ซึ่งในกรณีนี้คือยีนชื่อ so ที่สงสัยกันมานานว่าเกี่ยวข้องกับการสร้างดวงตาในแมงมุม

ซึ่งจากการทดลอง แมงมุมที่ยีน so ถูกปิดไป เกิดมาไม่มีดวงตาเลยแม้แต่ดวงเดียว ซึ่งแปลว่าเราคอนเฟิร์มได้แล้วว่ายีนนี้คือกุญแจสำคัญของการสร้างระบบการมองเห็นในแมงมุม งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารระดับนานาชาติ Angewandte Chemie International Edition

อ้างอิง: newatlas, uni-bayreuth