西南大学科学家重组基因
蚕宝宝首次吐出人工合成蚕丝蛋白
做衣服更耐穿
做面膜更吸水
飘逸润滑的桑蚕丝衣服，是许多人的最爱。让人苦恼的是，桑蚕丝很娇气，不耐穿，打理起来也格外麻烦。不过，未来桑蚕丝有望得到改进。昨日，重庆晚报记者从西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室获悉，通过敲除Fib-H基因获得空丝腺，蚕宝宝吐出人工合成蚕丝蛋白，这在国内外尚属首次。日后，人们或许可以穿上人工合成蚕丝做的衣服。
剪掉Fib-H基因
“丝绸之所以不好打理，是因为丝蛋白的特性。”西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室博士马三垣介绍，家蚕吐出的蚕丝中，含有10多种主要的丝蛋白。
在教育部长江学者特聘教授、实验室主任夏庆友教授的带领下，以马三垣为首的10多人的研究队伍，通过基因组编辑，对丝蛋白进行了基因重组，并让蚕宝宝吐出人工合成丝蛋白。上月月底，该研究成果发表在国际期刊《Scientific Reports》上。
据了解，一只家蚕约有16425个基因，西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室通过10来年研究，已完全掌握家蚕的基因序列，“你可以将它们想象为一篇电子文档，”马三垣打了个比方，“就像编辑文档一样，我们现在可以对家蚕的基因组进行任意地剪切、复制、粘贴、删除”。
在这16425个基因中，其中一个基因叫做Fib-H基因，它是丝蛋白的最主要成分，是几千年以来人类驯化和利用家蚕的主要靶标。利用锌指核酸酶技术，研究者在家蚕的生殖细胞中“剪切”掉了其中的Fib-H基因，没有Fib-H基因的家蚕丝腺，叫做“空丝腺”。
马三垣介绍，丝腺是家蚕用来制造蚕丝的器官。“丝腺存在于很多昆虫和绝大部分蜘蛛体内，具有惊人的蛋白合成能力和储藏能力，其中又以家蚕的丝腺最为突出。”
注入人工合成蛋白
接下来，研究人员将事先设计好、与Fib-H基因类似的人工丝蛋白基因，在显微镜下注射到被敲除Fib-H基因的蚕卵体内。“这些人工合成蛋白就像是机器人，它们会在蚕卵体内自动找到该去的位置，按照设计，对蚕卵的基因进行改造。”
被注入人工合成蛋白后，蚕卵的部分基因发生改变。基因编辑成功的蚕卵，当它们长大后，吐出的丝中就含有人工合成丝蛋白。
2013年，蚕宝宝第一次吐出人工合成丝蛋白。重庆晚报记者看到，含有人工合成丝蛋白的蚕茧，发出绿色荧光。和正常的蚕茧相比，这些蚕茧更加轻薄。马三垣介绍，一只蚕一生大约可吐出0.5克丝蛋白，基因重组的蚕宝宝，吐出的丝蛋白虽然只有0.15克，但人工合成丝蛋白可占到一半。
蚕宝宝改吐其他蛋白
“不仅是吐绿色荧光的丝，理论上说，任何丝都可以吐出来。”马三垣说，这是世界上人工设计的蛋白纤维在活体生物中首次合成，有着极其重要的应用价值。
比如说桑蚕丝面料的衣服，由于桑蚕丝爱泛黄、易皱，衣服款式、花色比较单一，桑蚕丝让人有些爱不起来。通过对蚕丝纤维的人为改良和重新设计，以后桑蚕丝可能会像棉质衣服一样，既保持桑蚕丝的舒适感，又像棉衣一样耐穿、好打理。
爱美女士们离不开的面膜，以后用起来吸水也可能更好。马三垣介绍，现在得到的基因重组家蚕吐的蚕丝主要含有丝胶蛋白，是上佳的美容材料，以后通过加入其他小分子的人工丝蛋白，面膜吸水性加强，更有利于皮肤吸收营养。
“更为重要的是，这项技术为大规模获取生物蛋白提供可能。”马三垣说，随着医学的发达，临床上对生物蛋白的需求越来越大，疫苗、激素、人工骨架等药物和生物材料都离不开生物蛋白。而家蚕、蜘蛛的丝腺具有惊人的合成和储存蛋白能力，通过家蚕基因组编辑，可以让蚕宝宝不再光吐蚕丝，而是按照实际需要吐出其他蛋白，应用于生物工程中。
重庆晚报记者 罗静 文 受访者供图
