Buzz
Lần đầu tiên trên thế giới, một con nhện được chỉnh sửa gen thành công, mở ra cơ hội lớn cho lĩnh vực vật liệu sinh học, đặc biệt là với loại sợi kỳ diệu: tơ nhện.
Trong khi nhiều người trong chúng ta có thể yêu thích hoặc sợ hãi những con nhện lặng lẽ bò quanh nhà, một nhóm các nhà khoa học tại Đức lại tiếp cận khác biệt: họ xem nhện như một vật liệu nghiên cứu tương lai và đã thực hiện bước đột phá quan trọng trong chỉnh sửa gen loài vật này bằng công nghệ CRISPR-Cas9.
Nghiên cứu xuất sắc này được đăng trên tạp chí khoa học Angewandte Chemie, do nhóm các nhà khoa học tại Đại học Bayreuth (Đức) tiến hành, đứng đầu bởi giáo sư Tiến sĩ Thomas Scheibel, trưởng Khoa Vật liệu Sinh học của trường.
CRISPR-Cas9 từ lâu được mệnh danh là “kéo di truyền” nhờ khả năng cắt và chỉnh sửa DNA với độ chính xác cao. Công nghệ này từng tạo ra các chủng muỗi kháng sốt rét hay ong bắp cày mang đặc điểm di truyền đặc biệt, góp phần quan trọng trong nghiên cứu y học và mở ra hy vọng điều trị triệt để nhiều bệnh di truyền.
Tuy nhiên, việc áp dụng CRISPR lên nhện là thách thức lớn chưa từng có, bởi nhện có cấu trúc gen phức tạp, đa dạng loài và đặc tính ăn thịt đồng loại cao, làm cho việc nuôi nhện trong môi trường thí nghiệm tập trung rất khó khăn.
Dù vậy, loài nhện nhà Parasteatoda tepidariorum (thường gặp trong các gia đình) lại sở hữu nhiều đặc điểm phù hợp để làm mô hình nghiên cứu, và chính là đối tượng được chọn cho thí nghiệm tiên phong này.
Nhện thu hút sự chú ý của giới khoa học nhờ vật liệu mà chúng tạo ra: tơ nhện. Loại tơ này không chỉ nhẹ, dẻo dai và phân hủy sinh học mà còn có độ bền vượt trội, mạnh hơn cả cáp thép cùng khối lượng.
Chính vì thế, các nhà nghiên cứu vật liệu từ lâu đã mong muốn nhân tạo hoặc nâng cấp tơ nhện để ứng dụng rộng rãi trong y học, công nghiệp và kỹ thuật hàng không.
Trong nghiên cứu mới nhất, các nhà khoa học đã tạo ra dung dịch tiêm chứa CRISPR-Cas9 cùng chuỗi gen mã hóa protein huỳnh quang đỏ (RFP), tiêm trực tiếp vào trứng nhện cái chưa thụ tinh.
Khi nhện cái này giao phối, thế hệ con sinh ra sẽ mang đặc tính di truyền mới, cho khả năng sản xuất tơ nhện phát sáng dưới ánh sáng nhờ protein huỳnh quang.
Việc tích hợp gen phát sáng không phải để trang trí mà để đánh dấu thành công biến đổi gen; tơ nhện phát sáng đỏ dưới đèn huỳnh quang chứng tỏ CRISPR-Cas9 đã hoạt động hiệu quả, chèn đoạn mã vào DNA nhện.
Giáo sư Scheibel khẳng định: “Chúng tôi lần đầu tiên chứng minh CRISPR-Cas9 có thể được sử dụng để thêm trình tự gen vào protein tơ nhện, mở ra khả năng chức năng hóa sợi tơ này”.
Ông cũng nhấn mạnh, điều này tạo tiền đề tùy chỉnh tơ nhện để nâng cao độ bền, khả năng kết dính hay tích hợp đặc tính mới, phục vụ ngành công nghiệp vật liệu.
Trong tương lai, tơ nhện được chỉnh sửa gen có thể được ứng dụng trong y học như chỉ khâu sinh học, vật liệu cấy ghép, công nghệ dệt kỹ thuật cao, thậm chí là sản xuất vải chống đạn siêu nhẹ.
Ngoài ra, nhờ khả năng phân hủy sinh học, tơ nhện còn là vật liệu lý tưởng trong kỷ nguyên tìm kiếm giải pháp bền vững thay thế nhựa và các hợp chất tổng hợp độc hại.
