تصميم بكتيريا بحرية معدلة وراثيا قادرة على إنتاج حرير العنكبوت

علوم

تصميم بكتيريا بحرية معدلة وراثيا قادرة على إنتاج حرير العنكبوت

15 تموز 2020 20:24

نجح العلماء في تصميم بكتيريا بحرية معدلة وراثيا لإنتاج حرير العنكبوت "خيط العنكبوت"، وهي مادة حيوية مهمة سيكون لها العديد من التطبيقات التجارية والصناعية، بما في ذلك صناعة الملابس والصناعات الطبية والفضائية.

نجح العلماء في تصميم بكتيريا بحرية معدلة وراثيا لإنتاج حرير العنكبوت "خيط العنكبوت"، وهي مادة حيوية مهمة سيكون لها العديد من التطبيقات التجارية والصناعية، بما في ذلك صناعة الملابس والصناعات الطبية والفضائية.

ويطلق على الحرير الذي تستخدمه العناكب لتشكيل شبكاتها القوية باسم الحرير المنسدل، ونسيج حيوي صلب وخفيف الوزن وقابل للتحلل الطبيعي، كما أنه متوافق حيويا مع البيئة والأنسجة الحية ولا يتم مهاجمته من قبل جهاز المناعة الحيواني بأي شكل من الأشكال.

وبحسب الدكتور تشون بين فونغ، الذي شارك في الدراسة الهادفة إلى إنتاج حرير العناكب بكميات كبيرة: " ان هذه الخواص المميزة لحرير العناكب المنسدل يجعلها ممتازة للاستخدام في التطبيقات الطبية الحيوية مثل أنظمة توصيل الأدوية وأجهزة زراعة الأعضاء والسقالات المستخدمة في الهندسة الأنسجة".

وأضاف: "كما أن هذه الخصائص تجعلها مرغوبة ومطلوبة على نطاق واسع، ولذلك، تسعى العديد من الفرق البحثية حول العالم لإيجاد طريقة لتوليد كميات كبيرة من هذا الحرير الخاص في المختبر. حيث يمكن لعنكبوت واحد إنتاج كميات ضئيلة للغاية، ولأن العناكب تعتبر حشرات إقليمية وقصيرة العمر، كما أن العديد منها سام للبشر، فإن خيار تربيتها في مجموعات كبيرة لهذا الغرض خيار مستحيل وغير منطقي وخطير للغاية".

بدلا من ذلك، استخدم الباحثون بنجاح الهندسة الوراثية ومزارع الخلايا الحيوانية والخمائر والحشرات الأخرى لإنتاج الحرير على غرار حرير العناكب المنسدل الذي تفرزه في الطبيعة. ومع ذلك، فإن هذه الأساليب ما زالت معقدة وباهظة الثمن بشكل واسع النطاق.

لكن باستخدام البكتيريا البحرية ذات اللون البنفسجي، والتي تحمل الاسم العلمي "Rhodovulum sulfidophilumm"، أنشأ العلماء في مركز ريكين لعلوم الموارد المستدامة ما يشبه مصنعا للخلايا الميكروبية، والذي يحتاج فقط إلى مياه البحر ومصدرا لضوء الشمس وثاني أكسيد الكربون والنيتروجين من أجل البقاء.

وقال الدكتور كيجي نوماتا، الذي قاد فريق البحث، أن هذه العملية الوراثية الجديدة تعتبر عملية محايدة الكربون، مما يجعلها صديقة للبيئة ومستدامة إلى أبعد مستوى ممكن. فالبكتيريا هي كائنات ضوئية، وذلك كونها تستخدم ضوء الشمس لإنتاج العناصر الغذائية الخاصة بها في الطبيعة.

ولكن خلال الدراسة، تم تعديل بكتيريا R. sulfidophilumm البحرية وراثيا بدلا من ذلك لإنتاج كمية صغيرة من سلسلة البروتين التي تصنع الحرير الشبيه بحرير العناكب.

وأضاف الدكتور نوماتا: "نحن نعمل الآن على إنتاج بروتينات الحرير العنكبوتي بكميات كبيرة بالاعتماد على البكتيريا البحرية التي ترتكز على الضوء في إنتاج سلسلتها البروتينية والغذاء الذي تحتاجه للبقاء على قيد الحياة واستمرارية الانتاجية دون الإضرار بالبيئة والنظام الحيوي البيئي".

النهضة نيوز