Bayreuther Spinnen spinnen jetzt in Rot: Durchbruch in der Materialforschung

von bt-Redaktion

Forscher aus Bayreuth haben erstmals die Genschere CRISPR-Cas9 bei Spinnen eingesetzt und erfolgreich rot fluoreszierende Spinnenseide produziert. Dieser Durchbruch könnte die Entwicklung neuer, hochfunktionaler Materialien revolutionieren.

Die untersuchte Gewächshausspinne (Parasteatoda tepidariorum) produziert nach Gen-Editierung mit CRISPR-Cas9 rot fluoreszierende Spinnenseide. © UBT / Scheibel

Spinnenseide gilt als eines der faszinierendsten Naturmaterialien: Sie ist extrem reißfest, dabei elastisch, leicht und vollständig biologisch abbaubar. Besonders der sogenannte Abseilfaden der Spinne beeindruckt Wissenschaftler weltweit. Ein Team der Universität Bayreuth hat nun erstmals einen entscheidenden Schritt getan, um dieses Naturprodukt gezielt veränderbar zu machen.

CRISPR-Cas9 bei Spinnen: Weltweite Premiere aus Bayreuth

Forschende des Lehrstuhls für Biomaterialien an der Universität Bayreuth haben erstmals erfolgreich das Gen-Editierungswerkzeug CRISPR-Cas9 bei Spinnen angewendet. Das Ergebnis: Die Tiere produzierten eine rot fluoreszierende Spinnenseide – ein klarer Hinweis auf den gelungenen Einbau eines neuen Gens in das Spinnenseidenprotein.

Die Studie wurde im Fachjournal „Angewandte Chemie“ veröffentlicht.

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Wie funktioniert CRISPR-Cas9 überhaupt?

Die „Genschere“ CRISPR-Cas9 erlaubt es Wissenschaftler*innen, gezielt Abschnitte im Erbgut zu verändern. Entweder können Gene ausgeschaltet („Knock-out“) oder neue Gene eingebaut („Knock-in“) werden. In der Biologie, Landwirtschaft und Schädlingsbekämpfung ist dieses Verfahren längst etabliert – bei Spinnen jedoch wurde es bislang nicht genutzt.

„In Anbetracht der breiten Einsatzmöglichkeiten ist es überraschend, dass es bisher keine CRISPR-Studien an Spinnen gab“, erklärt Thomas Scheibel, Leiter des Lehrstuhls für Biomaterialien in Bayreuth.

So wurde das Experiment durchgeführt

Für den Versuch entwickelten Prof. Scheibel und Doktorand Edgardo Santiago-Rivera eine spezielle Injektionslösung. Diese enthielt die CRISPR-Komponenten sowie ein Gen für ein rot fluoreszierendes Protein. Die Lösung wurde in Eizellen weiblicher Spinnen injiziert, die anschließend mit Männchen derselben Art verpaart wurden.

Das Ergebnis: Die Nachkommen zeigten rote Fluoreszenz in ihrer Spinnenseide – ein eindeutiger Beleg für den erfolgreichen genetischen Eingriff.

Wozu das Ganze? – Spinnenseide der Zukunft

Durch die gezielte Veränderung der Spinnenseide können künftig neue Faserfunktionen entwickelt werden. Diese könnten etwa die Reißfestigkeit weiter verbessern oder neue Eigenschaften ermöglichen – mit potenziellem Nutzen für Medizin, Technik und Textilindustrie.

„Wir haben gezeigt, dass es möglich ist, die Eigenschaften von Spinnenseide im lebenden Tier gezielt zu verändern. Das eröffnet neue Wege in der Materialwissenschaft“, sagt Scheibel.

Internationale Förderung des Projekts

Das Forschungsprojekt wurde vom Office of Naval Research Global und dem Air Force Office for Scientific Research(USA) gefördert.