혁신발명: 중국과학자들은 유전자변형잠사로 거미줄을 짜냈다

중국 과학자들은 처음으로 유전자를 개조한 잠사를 통해 거미줄을 짜내 합성섬유에 친환경적인 대체품을 제공했다.

이 연구는 9 월 20 일 Matter 잡지에 발표되었으며, 처음으로 유전자 변형 된 실크를 이용하여 방탄 등에 사용되는 케블라 섬유의 6 배에 달하는 전체 길이의 스파이더 실크 단백질을 직조하는 데 성공했습니다.이 발견은 나일론과 같은 합성 상업 섬유와 같은 친환경 대체품을 만드는 데 사용할 수있는 기술을 보여줍니다.

"실크는 현재 유일하게 대규모로 상업화된 동물사섬유로서 성숙된 사육기술을 갖고있다."Mi는 이렇게 말했다."이에 따라 유전자를 개조한 실크를 이용해 거미줄 섬유를 직조하면 저비용, 대규모 상업화가 가능하다."

과학자들은 거미줄을 지속가능한 발전의 대체품으로 간주하는데 합성섬유는 유해한 미세플라스틱을 환경에 방출하고 일반적으로 온실가스배출을 산생하는 화석연료를 사용하여 제조한다.그러나 자연의 대체품을 찾는 데 도전이 없는 것은 아니다.

이전에 개발된 합성 거미줄 공법은 거미가 인터넷에 응용하는 일종의 안티에이징'피부층'인 당 단백질과 지질을 실에 코팅하여 습도와 햇빛 노출을 막는 데 어려움을 겪었다.

Mi는 유전자 조작된 실크가 비슷한 보호층을 스스로 코팅하기 때문에 이 문제를 해결했다고 밝혔다.

"거미줄은 시급히 탐구해야 할 전략자원이다."이 연구의 제1저자인 동화대학 생물과학과 의학공정학원의 박사후보 Junpeng미가 말했다."이 연구에서 나온 섬유는 매우 높은 기계적 성능을 가지고 있으며, 이 분야에서 큰 잠재력을 가지고 있다.이 섬유는 연간 3 억 회 이상의 수술에 대한 글로벌 요구를 충족시키는 외과적 봉합사로 사용될 수 있다"고 말했다.

Mi는 스파이더 섬유가 더 편안한 의류와 혁신적인 방탄 조끼를 만드는 데도 사용될 수 있으며 스마트 소재, 군사, 항공 우주 기술 및 생물 의학 공학 등의 분야에서 응용 될 수 있다고 밝혔다.

실크에서 거미줄을 직조하기 위해 Mi와 그의 팀은 실크샘에서 발현될 수 있도록 거미줄 단백질 유전자를 실크의 DNA에 도입하여 CRISPR-Cas9 유전자 편집 기술과 수정된 누에알에 대한 수십만 건의 미세 주사의 조합을 사용했다.

미 (Mi) 는 미세 주사가 이 연구에서"가장 중요한 도전 중 하나"이지만 형광 현미경에서 실크샘에서 붉은 빛이 나는 것을 보았을 때 유전자 편집에 성공했다는 것을 의미해 매우 기뻤다고 밝혔다.

연구진은 또 유전자 변형 거미줄 단백질을'위치'수식해 실크선의 단백질과 정확하게 상호작용하고 섬유가 제대로 직조될 수 있도록 해야 한다.이러한 수식을 지도하기 위해 팀은 실크의"최소 기본 구조 모델"을 개발했습니다.

미는"이 논문에 도입된'포지셔닝'개념, 그리고 제시된 최소 구조 모델은 이전의 연구와 현저하게 달라졌다.우리는 대규모 상업화가 곧 도래할 것이라고 믿는다"고 말했다.

앞으로 Mi는 현재 연구에서 개발 된 거미줄 섬유의 근성과 강도에 대한 견해를 활용하여 천연 및 공학적 아미노산에서 거미줄 섬유를 생성 할 수있는 유전자 변형 실크를 개발할 계획입니다.

"100가지가 넘는 공정 아미노산의 개념을 도입하는 것은 공정 거미줄 섬유에 무한한 잠재력을 가져왔다"고 Mi는 말했다.

중국 과학자들은 유전자 변형 실크로 거미줄을 짜냈다

이 연구는 지속 가능한 개발 및 친환경 섬유의 제조를위한 혁신적인 방법을 제공합니다.유전자를 이용하여 개조한 실크를 통해 과학자들은 전통적인 합성 섬유보다 더 질기고 내구성이 있으며 광범위한 응용 전망을 가지고 있는 거미줄 섬유를 합성하는 데 성공했다.

전통적인 합성섬유는 일반적으로 화석연료를 사용하여 제조되는데 이는 대량의 온실가스배출을 산생한다.그리고 이런 합성섬유는 사용과 처리 과정에서 미세플라스틱을 방출하여 환경에 부정적인 영향을 끼친다.이에 비해 유전자를 개조한 실크를 이용해 거미줄 섬유를 만드는 것은 더 친환경적인 선택이다.

스파이더 섬유는 기계적 성능이 뛰어나 방탄 조끼와 외과 봉합사와 같은 강도 높은 재료를 만드는 데 사용할 수 있다.또한 의류, 스마트 소재, 군사, 항공 우주 기술 및 생물 의학 공학 등에도 적용 될 수 있습니다.

이 연구의 성공은 대규모 상업화의 길을 열어주었고 미래의 연구와 응용에 새로운 방향을 제공해주었다.유전자 조작된 실크와 거미줄 섬유의 제조 기술을 더욱 개선함으로써 우리는 더 많은 친환경적이고 지속 가능한 섬유 재료의 출시를 기대할 수 있다.

이 연구의 성과는 지속가능한 발전과 환경보호 의식을 추진하는 데 중요한 의의를 가진다.자연의 해결책을 찾음으로써 우리는 미래에 더 지속 가능한 라이프 스타일을 만들고 환경에 미치는 부정적인 영향을 줄일 수 있습니다.이 연구의 성공은 과학자들이 끊임없이 노력한 결과이며, 또한 우리에게 전통적인 합성 섬유를 대체하기 위해 더 녹색 선택을 제공했다.