Biến nhện thành 'máy nhả tơ phát sáng' nhờ chỉnh sửa gen

Lần đầu tiên trên thế giới, các nhà khoa học tại Đại học Bayreuth (Đức) đã chỉnh sửa thành công bộ gen của nhện nhà để tạo ra loại tơ có khả năng phát sáng. Kết quả độc đáo này được thực hiện thông qua công nghệ CRISPR-Cas9 – một phương pháp chỉnh sửa gen nổi tiếng với độ chính xác cao và đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực sinh học phân tử.

CRISPR-Cas9 – một phương pháp chỉnh sửa gen nổi tiếng với độ chính xác cao

Nhóm nghiên cứu đã lựa chọn loài nhện nhà Parasteatoda tepidariorum để tiến hành thử nghiệm. Họ đưa một đoạn gen mã hóa protein huỳnh quang đỏ (RFP) vào trứng của nhện cái trước khi thụ tinh. Sau khi những trứng này phát triển thành nhện con, các cá thể thế hệ F1 đã mang theo đặc tính di truyền mới, cho phép chúng sản xuất ra loại tơ phát sáng dưới ánh sáng huỳnh quang. Những sợi tơ phát sáng này không chỉ là minh chứng rõ ràng cho sự thành công của quá trình can thiệp gen, mà còn mở ra một hướng phát triển hoàn toàn mới trong lĩnh vực vật liệu sinh học.

Giáo sư Thomas Scheibel, người đứng đầu dự án, cho biết nghiên cứu này đánh dấu lần đầu tiên công nghệ CRISPR-Cas9 được áp dụng thành công để tích hợp một trình tự gen mong muốn vào chính protein cấu tạo nên tơ nhện. Việc này đồng nghĩa với khả năng "lập trình" lại những sợi tơ tự nhiên thành vật liệu có tính năng mới, từ phát sáng đến thay đổi độ bền, đàn hồi hay khả năng phản ứng với môi trường.

Tơ nhện vốn đã được biết đến là một trong những loại vật liệu tự nhiên có độ bền cơ học vượt trội, đồng thời rất nhẹ, linh hoạt và dễ phân hủy sinh học. Khi được bổ sung thêm các đặc tính mới thông qua kỹ thuật chỉnh sửa gen, loại tơ này có thể được ứng dụng rộng rãi trong y học như làm chỉ khâu sinh học, vật liệu cấy ghép nội tạng, hoặc trong công nghiệp với các loại vải kỹ thuật cao, thậm chí là chế tạo áo giáp siêu nhẹ.

Không chỉ dừng lại ở việc tạo ra vật liệu phát sáng, nghiên cứu này còn mở ra tiền đề cho việc tùy biến sâu hơn vào bộ gen của nhện để tạo ra nhiều dòng tơ với tính chất khác nhau, phục vụ cho các nhu cầu đa dạng trong tương lai. Việc có thể kiểm soát chính xác đặc tính của tơ nhện ngay từ cấp độ DNA sẽ giúp rút ngắn đáng kể thời gian nghiên cứu vật liệu mới, đồng thời giảm chi phí sản xuất so với các phương pháp tổng hợp truyền thống.

>> Các nhà khoa học Mỹ phát hiện não người có thể xử lý như máy tính lượng tử