Čínští vědci pokročili v genetické modifikaci živých organismů. Vytvořili vylepšené bource morušové, jejichž housenky jsou schopny vyrábět pavoučí vlákno šestkrát pevnější než kevlar. Cílem je získat alternativu k syntetickým vláknům, kterou lze vyrábět v masovém měřítku. Sloužit může vlákno třeba také v chirurgii.
Čína geneticky upravila bource. Jejich vlákno může nahradit plasty nebo posloužit v chirurgii
Vlákna bource morušového dala Číně ve středověku bohatství, moc, vliv a také silnou armádu. Hedvábí, které tento tvoreček produkuje, totiž mimo jiné také skvěle chrání proti šípům. Čína z monopolu na hedvábí profitovala celá staletí. Teď se pokouší tradici posunout na úplně jinou úroveň.
V polovině září vydali čínští vědci v odborném žurnálu Matter studii, ve které popsali, jak geneticky pozměnili nočního motýla, aby jeho housenky vytvářely plnohodnotné proteiny takzvaného pavoučího hedvábí. Věří, že vytvořili biotechnologii, kterou budou využívat k výrobě ekologicky šetrné alternativy syntetických komerčních vláken, jako je nylon. A to ve velkém množství, a navíc levně.
Kokony bource morušového určené k výrobě hedvábí
„Hedvábí bource morušového je v současné době jediným živočišným hedvábným vláknem, které se komerčně využívá ve velkém měřítku a s dobře zavedenými technikami chovu,“ uvedli autoři. „Využití geneticky modifikovaných bourců morušových k výrobě pavoučího hedvábného vlákna proto umožňuje levnou komercializaci ve velkém měřítku.“
Místo plastů housenky
Umělé hmoty mají obrovské množství výhod, ale současně jsou s jejich používáním spojené i spousty problémů. Vědci si proto pavoučí hedvábí vyhlédli jako lákavou udržitelnou alternativu k syntetickým vláknům, z nichž se do životního prostředí mohou uvolňovat škodlivé mikroplasty a která se často vyrábějí z fosilních paliv, jež produkují emise skleníkových plynů. Jenže hledání takové přírodní alternativy není jen tak.
Věda se o vývoj vylepšeného vlákna snažila už dříve, ale narazila na nepřekonatelné technické potíže. Starší postupy spřádání umělého pavoučího hedvábí nedokázaly na vlákno nanést povrchovou vrstvu glykoproteinů a lipidů, která by mu mu pomohla odolávat vlhkosti a působení slunečního záření, podobně jako to u člověka dělá kůže. Bez toho vlákno nedokáže odolat okolním vlivům.
Teď se tento problém podařilo vyřešit pomocí genetiky a jejích nástrojů, které umí stříhat a lepit DNA. Čínští vědci zavedli geny pro protein pavoučího hedvábí do DNA bource morušového tak, aby se projevil v jeho žlázách, a to pomocí kombinace technologie editace genů CRISPR-Cas9 a stovek tisíc mikroinjekcí do oplozených vajíček bource morušového. Právě mikroinjekce představovaly jednu z největších výzev ve studii.
„Mimořádně vysoké mechanické vlastnosti vláken vyrobených v této studii jsou výborný příslib pro budoucnost. Tento typ vláken se dá využít například jako chirurgický šicí materiál, čímž se uspokojí celosvětová poptávka přesahující 300 milionů zákroků ročně,“ vysvětlují autoři praktické dopady zdánlivě teoretického výzkumu.
Vlákna z pavoučího hedvábí by se podle nich mohla využít také k výrobě pohodlnějšího oblečení a inovativních typů neprůstřelných vest a mohla by mít uplatnění v inteligentních materiálech, armádě, letecké technice a biomedicínském inženýrství.