La seda de araña es apreciada por su fuerza y dureza incomparables. Pero encontrar una manera de producirlo en masa no es tarea fácil. No se puede poner a las arañas a trabajar para bombear las fibras como lo hacen los gusanos de seda: son extremadamente territoriales y tienden a comerse a sus vecinos, y se niegan a continuar con la tarea por mucho tiempo. Por eso, durante décadas, los científicos han intentado modificar genéticamente varios organismos (entre ellos bacterias, levaduras, ratones, hámsteres e incluso cabras) para producir seda de araña, pero sólo con un éxito parcial.
Ahora, por primera vez, investigadores de China han convencido Seda de araña pura obtenida de gusanos de seda modificados genéticamente. El material es seis veces más resistente que el Kevlar utilizado en los chalecos antibalas, informa el equipo en el informe del 4 de octubre. Asunto.
Las fibras hacen alarde de “mejores propiedades mecánicas de las que nadie ha podido mostrar”, dice el biólogo molecular Randy Lewis, experto en seda de araña de la Universidad Estatal de Utah en Logan, que no participó en el estudio.
Las hebras no son tan fuerte o tan elástico como la seda de araña naturalpero son un avance (SN: 7/11/08). Trabajos anteriores con gusanos de seda generaron mezclas de fibras más débiles de sólo entre un 30 y un 50 por ciento de seda de araña.
En el nuevo estudio, los investigadores utilizaron la herramienta de edición de genes CRISPR/Cas9 para insertar las instrucciones completas para producir proteína de seda de araña en gusanos de seda y asegurarse de que la proteína terminara en las glándulas productoras de seda de los gusanos de seda. Eso permitió al equipo aprovechar la maquinaria natural del insecto. La cría de gusanos de seda modificados dio como resultado que algunos heredaran el gen de la seda de araña de ambos padres, lo que significa que podían producir seda de araña más pura.
Si algún día la seda sale del laboratorio, los médicos podrían utilizarla para coser suturas extraresistentes. Los agentes de policía podrían ponerse chalecos blindados más resistentes. Y una fibra más respetuosa con el medio ambiente podría sustituir a los sintéticos comunes como el nailon y el poliéster.
“La seda de araña es un recurso estratégico que necesita urgentemente exploración”, dijo en un comunicado de prensa Junpeng Mi, biólogo sintético de la Universidad Donghua en Shanghai. Mi estima que las aplicaciones quirúrgicas de la seda de araña por sí solas podrían ayudar a millones de personas en todo el mundo.
Sin embargo, la producción masiva de seda de araña enfrenta obstáculos. Mi y sus colegas primero necesitarán confirmar que los cambios genéticos que indujeron en los gusanos de seda durarán varias generaciones. De lo contrario, es posible que los fabricantes necesiten poner en marcha periódicamente el proceso de ingeniería.
Los investigadores también enfrentarían los mismos desafíos que los criadores tradicionales de gusanos de seda, incluido garantizar la salud de los insectos. El biólogo Justin Jones, otro investigador de la seda de araña en la Universidad Estatal de Utah, señala que los gusanos de seda son notoriamente vulnerables a las infecciones.
Incluso cuando los gusanos de seda están sanos, estos trabajadores de la fábrica pueden crear fibras de seda dispares. “En el mundo de la seda, como hemos descubierto, el verdadero problema es que existen cientos y cientos de cepas de gusanos de seda que utilizan las granjas y… no ofrecen las mismas propiedades mecánicas”, dice Lewis.
Aún así, los gusanos de seda son uno de los candidatos más atractivos para este tipo de ingeniería genética. La mayoría de las otras criaturas modificadas obtienen sólo pequeñas cantidades de fibra utilizable, en parte porque sus enzimas trituran el ADN responsable de la proteína de la seda de araña (SN: 2/4/19).
Y extraer proteínas es sólo una parte del proceso; Luego, las arañas disuelven la proteína en un líquido llamado droga y transforman la sustancia pegajosa resultante en una fibra resistente. Aunque puede ser complicado trabajar con gusanos de seda, los gusanos evitan ambos desafíos: sus cuerpos ya están acostumbrados a producir seda.
En el futuro, el equipo de Mi espera desarrollar fibras aún más fuertes y elásticas. Al incorporar aminoácidos artificiales en la proteína de la seda de araña, Mi imagina que los investigadores podrían superar incluso los límites superiores de la fibra natural.