​转化茧的分析。WT - 1，FibH + / -，FibH - / -，WT - 2，map1 + / -，和map1 + / +茧的形态。比例尺代表1厘米。图片:徐俊

2018年《国家科学院学报》介绍:一个隶属于中国几个机构的研究小组成功地利用基因编辑技术让蚕生产蛛丝。在他们发表于《国家科学院学报》描述了他们使用的技术和生产的蛛丝的质量。

近年来，科学家们发现了蛛丝的独特属性，使其在许多应用中有用。例如，一个小组发现，它可以用来制造用于输送癌症药物的微胶囊。另一个发现它可以用来修复受损的神经，还有一个发现它可以使防弹背心更结实。因此，生物研究人员一直在寻找商业上生产蛛丝的方法，但收效甚微。由于蜘蛛的不稳定本性和侵略行为，像养蚕一样饲养它们的努力失败了。基因改变其他生物的努力也失败了。在这项新的努力中，研究人员解决了后一种方法，并报告说，他们已经找到了一种在别人失败的地方取得成功的方法。

而不是使用更熟悉的基因编辑技术，研究人员选择使用一种叫做TALEN的编辑技术——这是一种使用所谓的“分子剪刀”对DNA进行操作的方法。使用这项技术，研究小组用金球网蜘蛛的片段替换了家蚕基因组的一部分，以产生一个蜘蛛丝制作的茧。

研究人员报告说，他们的努力导致蚕能够生产丝，这是由蚕正常生产的蚕丝和蜘蛛丝的混合物。测试表明蛛丝占35.2 %，这比其他团队的工作有了很大的改进，其他团队只能达到大约5 %。这种新改良的蚕丝也可以在蚕吐丝时使用，这与其他团队的研究结果相反。研究人员指出，这一过程还允许根据需要制作定制蛛丝。他们认为他们的技术非常适合大规模生产，使其成为未来应用的可行选择。

摘要

蜘蛛丝是最好的天然纤维之一，具有优异的机械性能。然而，通过饲养蜘蛛来大规模收获蛛丝是不可行的，因为它们的领地和肉食性。家蚕是数千年来最著名的丝绸生产者，被认为是生产外源蛋白(包括蛛丝)的理想生物反应器。以前使用转座子介导的转基因蚕生产蛛丝的尝试无法获得有效产量，因为启动子活性和内源性丝素蛋白表达不同。在这里，我们报道了一个大规模的桑蚕蛛丝生产系统，通过使用转录激活因子样效应核酸酶介导的同源定向修复，用蜘蛛锁骨上的主要壶腹蛛丝蛋白- 1基因( maspl 1 )取代蚕丝蛋白重链基因( FibH )。我们成功地用融合了1.1 kb部分fib h序列的1.6 kb map 1基因替换了∨16kb内源性fib 1基因，并在转化的茧壳中获得了高达35.2 %的嵌合map 1蛋白量。mas1肽的存在显著改变了蚕丝纤维的机械特性，尤其是延展性。我们的研究提供了一个天然启动子驱动的高效系统来表达异源蜘蛛丝基因，而不是基于转座子的蜘蛛基因随机插入家蚕基因组。定向整合到蚕丝腺中为利用转基因蚕大规模生产蛛丝蛋白提供了范例，这一方法将为开发新的生物材料提供帮助。