Di sebuah laboratorium yang tenang di Bayreuth, Jerman, sekelompok peneliti telah mencapai apa yang selama ini sulit dicapai oleh para ahli genetik: memodifikasi genom seekor laba-laba untuk menciptakan organisme hidup yang mampu memproduksi sutra fluoresen. Menggunakan teknologi pengeditan gen CRISPR-Cas9, yang meraih Hadiah Nobel Kimia pada tahun 2020, para ilmuwan telah merekayasa spesies laba-laba rumah biasa, Parasteatoda tepidariorum, untuk memintal benang yang bersinar merah di bawah sinar ultraviolet.

Sutra yang dimodifikasi ini, berkilau di bawah lampu laboratorium, bukan hanya sekadar keajaiban ilmiah. Ini menandakan aplikasi CRISPR yang pertama kali berhasil pada laba-laba dan mungkin menandai awal dari babak baru dalam penelitian biomaterial. Menurut sebuah studi yang diterbitkan di Angewandte Chemie, tim tersebut berhasil menyisipkan gen yang mengkode protein fluoresen merah langsung ke dalam genom yang bertanggung jawab atas produksi sutra.

Mengedit Genom, Satu Telur pada Satu Waktu

Terobosan ini dipimpin oleh ahli biokimia Thomas Scheibel dari Universitas Bayreuth, yang timnya berupaya mengeksplorasi mengapa laba-laba selama ini tidak dijadikan subjek eksperimen CRISPR. “Dengan mempertimbangkan berbagai kemungkinan aplikasi yang ada,” kata Scheibel, “adalah mengejutkan bahwa hingga saat ini belum ada studi yang menggunakan CRISPR-Cas9 pada laba-laba.”

Untuk mengatasi tantangan biologis yang dihadapi laba-laba — terutama sensitivitas mereka terhadap manipulasi eksternal dan sistem reproduksi yang kompleks — tim tersebut menargetkan oosit dari laba-laba betina yang dibius. Dengan menyuntikkan komponen CRISPR langsung ke dalam telur yang belum dibuahi ini, mereka dapat mengubah DNA sebelum bergabung dengan materi genetik jantan.

Target pertama mereka adalah gen sine oculis, yang berperan dalam perkembangan mata. Anak laba-laba yang dimodifikasi yang muncul tanpa mata menunjukkan bahwa 'knock-out' gen dapat dilakukan pada arachnid, sebuah hasil yang mengkonfirmasi efektivitas metode tersebut sebelum mencoba modifikasi yang lebih kompleks.

Dari Gen Mata ke Sutra Laba-laba

Dengan bukti konsep di tangan, para peneliti mengalihkan fokus mereka ke sutra — khususnya, protein yang dikenal sebagai spidroins yang membentuk strukturnya. Mereka memperkenalkan urutan gen yang mengkode protein fluoresen merah ke dalam wilayah genom yang sama, bertujuan untuk memodifikasi komposisi sutra itu sendiri.

Ketika anak laba-laba itu tumbuh dewasa, beberapa dari mereka mulai memintal sutra dragline yang bersinar merah cerah di bawah sinar UV. Menurut studi tersebut, hasil ini memberikan bukti konkret pertama bahwa CRISPR dapat digunakan untuk mengubah secara fungsional protein sutra laba-laba. “Kami telah menunjukkan, untuk pertama kalinya di seluruh dunia,” kata Scheibel, “bahwa CRISPR-Cas9 dapat digunakan untuk memasukkan urutan yang diinginkan ke dalam protein sutra laba-laba, sehingga memungkinkan fungsionalisasi serat sutra ini.”

Material yang Tak Tertandingi

Minat terhadap sutra laba-laba melampaui asal-usulnya yang tidak biasa. Dengan kekuatan tarik yang sebanding dengan baja dan fleksibilitas yang bersaing dengan karet, sutra laba-laba telah lama dianggap sebagai material model untuk aplikasi industri dan biomedis. Berbeda dengan serat sintetis, sutra laba-laba juga biodegradable dan ringan.

Secara historis, upaya untuk membudidayakan laba-laba demi sutranya telah gagal karena perilaku mereka yang soliter dan seringkali kanibalistik. Alternatif sintetis telah mengalami perbaikan bertahap, tetapi kemampuan untuk memprogram laba-laba secara genetik untuk memproduksi sutra yang dimodifikasi mewakili pendekatan baru yang sama sekali berbeda.

Meskipun para peneliti menekankan bahwa studi ini sebagian besar merupakan demonstrasi kelayakan, implikasinya sangat signifikan. Kemampuan untuk menyesuaikan sifat sutra pada tingkat genetik dapat memungkinkan para ilmuwan merancang serat kustom untuk penggunaan di berbagai bidang, mulai dari bedah hingga dirgantara. Saat ini, benang yang bersinar tersebut berfungsi sebagai tanda keberhasilan dan sekilas tentang apa yang mungkin akan datang selanjutnya.