Gewöhnliche Spinne produziert jetzt Seide: Erfolgreiche Manipulation mit der Genschere

Webspinnen gehören zu einer Familie mit Zehntausenden Arten. Sie tun das, was viele Spinnen tun: Sie weben Netze, um Insekten zu fangen. Einige dieser Spinnen belassen es nicht bei den normalen Fäden. Sie können das, was die begehrte Seidenspinne vermag, die auch zu den Webspinnen zählt: hochwertige Seidenfäden spinnen, die zudem noch rot fluoresziert.

Synthetische Produktion ist gescheitert

Diese Insekten sind „Kinder“ von Professor Thomas Scheibel, Inhaber des Lehrstuhls für Biomaterialien an der Universität Bayreuth, und seinem Team. Den Forschern ist es gelungen, das gewöhnliche Spinnentier mit Hilfe der Genschere CRISPR-Cas9 so zu verändern, dass es das begehrte Material produziert. Versuche, es synthetisch herzustellen, sind bisher immer gescheitert, obwohl viele Teams der echten Spinnenseide schon sehr nah gekommen sind.

Injektion in die Spinneneier

Scheibel und sein Doktorand Edgardo Santiago-Rivera setzten eine Lösung ein, die neben den Komponenten der Genschere eine Gensequenz für ein rot fluoreszierendes Protein enthält. Diese Kombination injizierten sie in die Eizellen weiblicher Webspinnen und paarten sie anschließend mit artgleichen Männchen. Die Nachkommen hatten die Fähigkeit, rote Seide zu spinnen.

Großer Schritt für die Materialwissenschaften

„Wir haben weltweit erstmals gezeigt, dass CRISPR-Cas9 eingesetzt werden kann, um eine gewünschte Sequenz in Spinnenseidenproteine einzubauen, was die Funktionalisierung der entsprechenden Seidenfasern ermöglicht“, so Scheibel. Das sei ein großer Schritt für die Materialwissenschaften. Mit der Genschere lassen sich gezielt bestimmte Stellen in der DNA aufspüren und durchtrennen. Danach kann der natürliche Reparaturmechanismus der Zelle genutzt werden, um ein Gen entweder auszuschalten oder ein neues Gen einzubauen. Letzteres haben die Bayreuther Forscher gemacht.

Reißfest, elastisch und leicht

Spinnenseide ist eine der interessantesten Fasern im Bereich der Materialwissenschaften: Sie ist enorm reißfest, dabei jedoch elastisch, leicht, biokompatibel und biologisch abbaubar. Wenn es gelingt, die Produktion der Spinnenseide „in vivo“, also im lebenden Insekt zu beeinflussen und damit Einblicke in den Bauplan des Fadens der Spinne zu erlangen, können darauf aufbauend neue Faserfunktionalitäten für ein breites Spektrum an Anwendungen entwickelt werden, glaubt Scheibel.

via Universität Bayreuth