Buluşlar Canlı Bilimi

Gen Düzenleme Tekniği Kullanılarak İpek Böceğinden İpek Üretimi Gerçekleştirildi

Yukarıdaki fotoğrafta dönüştürülmüş kozaların analizi görülmektedir. WT-1, FibH+/-, FibH-/-, WT-2, MaSp1+/-, ve MaSp1+/+ kozalarının morfolojileri. Skala 1cm göstermektedir. (Jun Xu)

Çin’de çeşitli kurumlarda görev yapan araştırmacı bir grup gen düzenleme tekniğini kullanarak ipek böceğinden ipek elde etmeyi başardılar. Konuyla ilgili çalışma Proceedings of the National Academy of Sciences (Ulusal Bilimler Akademisi Bildiri) kitabında yayınlandı, bu yayında araştırmacılar kullandıkları tekniği ve üretilen ipeğin kalitesini anlattılar.

Son yıllarda bilim adamaları, bazı uygulamalarda örümcek ipeğinin eşsiz niteliklerinin yararlı olduğunu keşfettiler. Örneğin bir grup araştırmacı, kanser ilaçlarının hastaya aktarılması için mikro-kapsül oluşturularak kullanılabileceğini buldu. Bir başka grup ise, zarar görmüş damarların tamir edilmesinde kullanılabileceğini ve bir diğeri de kurşun geçirmez yeleklerin daha güçlü hale getirilebileceğini buldu. Bu nedenle, biyolojik

araştırmacılar ipek böceğinden ticari olarak ipek elde etmenin yollarını araştırdılar fakat bunlar uzun soluklu çalışmalar olmadı. İpek elde etme çalışmaları böceklerin değişken doğası ve agresif davranışları sebebiyle başarılı olmadı… Araştırmacılar yapılan bu çalışmalara istinaden diğerlerinin başarısızlıkları üzerine başarılı olmanın yolunu bulduklarını bildirdiler.

Söz konusu araştırmacılar daha popüler ve yaygın kullanılan gen düzenleme tekniği CRISPR yerine TALEN olarak isimlendirilen düzenleme tekniğini kullanmayı tercih ettiler. Sözüm ona; TALEN, DNA üzerinde çalışmak için kullanılan ‘’moleküler makas’’ metodudur. Çalışmayı yapan ekip, ipek üretimini gerçekleştirmek için bu tekniği kullanarak ipekböceği genomunun bir parçası ile altın küre örümceğinin (golden orb-web spider) kesilmiş bir parçasını yer değiştirdi.

Araştırmacılar, yapmış oldukları bu çalışma sonucunda ipekböceği ve örümcek tarafından normal ipek üretiminin gerçekleştiğini rapor ettiler. Test sonucunda elde edilen ipeğin %35.2 oranında örümcek olduğu görüldü. Bu diğer araştırmacı takımlar için büyük bir gelişme ki, sadece yaklaşık %5 oranında başarılabilmişti. Diğer araştırmacıların elde ettiği ipeğin aksine, yeni geliştirilen ipek aynı zamanda ipek böceği tarafından bükülüp ip şekline getirilmiş kullanıma hazır haldeydi. Araştırmacılar bir konuya da dikkat çekiyor; çalışma süreci ihtiyaç dahilinde özel ipek üretimine de olanak sağlamaktadır. Kullandıkları tekniği kitlesel ipek üretimine çok iyi bir katkı sağlaması ve gelecekteki uygulamalar için geçerli bir opsiyon olarak öneriyorlar.

Çalışma Özeti
Örümcek ipeği süper mekanik özelliklere sahip, en iyi doğal fiberdir. Bununla birlikte, büyük ölçekli ipek böceği yetiştirip ipek hasatı yapmak mümkün değildir. Bombyx mori ipek böceği, binlerce yıldır en çok bilinen ipek üreticisi olmuştur ve aynı zamanda örümcek ipeği de dahil ekzojen proteinlerinin üretimi için en ideal biyoreaktör olarak kabul edilmiştir. Daha önceki araştırmacılar örümcek ipeğinin üretimi için transgenik ipekböceklerini kullanmışlar, tutarsız promoter aktiviteleri ve endojen ipek protein ekspresyonu sebebiyle başarılı sonuçlar elde edememişler. Biz burada, kesintisiz -yekpara büyük bir örümcek ipeği üretim sistemini rapor ediyoruz. 1.1-kb kısmi FibH sekansı ile birleşmiş 1.6kb MaSp 1 geni ile 16—kb endojen FibH genini başarılı bir şekilde yer değiştirdik. Ve dönüştürülmüş kozalarda % 35.2’ye kadar MaSp1 protein miktarı elde edildi. MaSp1 peptidinin mevcut olması ipek fiberinin, özellikle uzayabilme özelliği gibi mekaniksel özelliklerini değiştirdi. Çalışmamızda, örümcek geninin ipekböceği genomu içerisine transpozon-bazlı, rastgele eklenmesi yerine heterolog özellikte örümcek ipeği genini açığa çıkarmak için doğal promotör güdümlü yüksek

verimlilikte bir sistem sunuyoruz. İpek böceğinin ipek bezlerine hedeflenmiş MaSp1 entegrasyonu, genetiği modifiye edilmiş ipekböcekleri ile büyük ölçekli örümcek ipeği proteini üretimi için bir paradigma oluşturur. İşte bu yaklaşım yeni biyo-materyallerin geliştirilmesinde ışık tutacaktır.

Daha fazla bilgi için: Jun Xu, Mass spider silk production through targeted gene replacement in Bombyx mori, Proceedings of the National Academy of Sciences (2018) (Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri (2018), hedeflenen gen bölgesi değişimi sayesinde toplu ipek üretimi). DOI: 10.1073/pnas.1806805115

Kaynak: biyologlar.com

Çeviren ve Derleyen: Rukiye Varol Canoğlu

Reklamlar