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咁你要努力d讀書啦,因此文之下半部份我沒post出來(太長,怕大家悶.....)8 K0 Y" u/ ?; E
主要係講現今仍未能做出仿製的蜘蛛絲8 E, h$ c% M4 x1 k' n5 K
9 O$ |5 j$ `4 U. K L" P8 L7 \另外，中國大陸中科院上海生物化學與細胞生物學研究所，正嘗試將在移植蜘蛛基因的同時，加入綠色螢光蛋白基因，讓看似平常的蠶繭，能在紫外燈照射下，發出螢螢綠光。& Y% m; ^* y- V* E' m
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2. 利用細菌合成蜘蛛絲蛋白/ E+ ^8 D1 H* A0 x2 B" o
另一種直接生產蜘蛛絲的方法是利用細菌。此方面的研究起因於科學家們想利用細菌單純且易於大量繁殖之特性，來解決蜘蛛DNA難以追溯及製造的問題。雖然蜘蛛絲蛋白分子非常長，但卻不易注入其他有機體的基因密碼內，目前技術也僅能轉移某一小段基因至細菌上，再令其自我組織、生長。只可惜所製成之絲蛋白有著韌度不佳、基因易被重組的問題。6 ^/ m. ]' a# z5 J
, X- j" a w7 l; v- \為了增加絲的韌性，目前，英國科學家已能將蜘蛛製造拉曳絲的基因注入某種特殊的細菌中，再藉由此種細菌生成絲蛋白，在大量收集後，以模仿絲囊吐絲的方法由注射器的空心針擠壓而得到蜘蛛絲。通常，被轉移蜘蛛絲基因之細菌多在發酵罐中進行培養，但是培養基內需添加大量甘氨酸和丙氨酸等蛋白質成分，成本非常的高昂。 \1 K0 M. V4 \. }; J$ \+ ?6 q- [, N& ^8 l$ O' V! R1 T# r
3. 蜘蛛絲蛋白轉動物基因1 ], \! @* `; ~. I5 G5 S! w
由於以細菌培養絲蛋白的方法，其不溶性的絲蛋白質會在細胞中黏成一團，就算是取出蛋白質加以純化，所得之纖維也非常容易斷裂。為解決此問題，美國、加拿大、丹麥、英國、德國、蘇聯及中國大陸科學家們開始在可分泌水溶性蛋白質的哺乳動物上動腦筋。最早成功的例子是天竺鼠與母牛。. K+ H2 w5 @2 U: @# q. k: ~
q# O. P, F. i' N8 ? {: f(1) 天竺鼠與母牛6 [$ s- V; D* D. }( @
1999年，加拿大Nexia Biotechnologies公司科學家Anthoula Lazaris和Costas Karatzas，與美國陸軍暨生化指揮中心(The U.S. Army Soldier and Biological Chemical Command，簡稱SBCCOM)合作開發基因轉移技術來合成蜘蛛絲絲。並於2002年初在科學(Science)雜誌上，發表其成功地將來自Nephila Clavipes蜘蛛基因，轉移至能分泌水溶性蛋白質的哺乳動物身上的成果。就論文看來，天竺鼠的部分是將曳引絲(Dragline Silk)基因轉移至腎細胞中，希望能利用天竺鼠腎細胞來生產大量基因重組蛋白。另一組實驗是將曳引絲基因轉置到擅長分泌蛋白質到細胞外的牛乳腺細胞上。3 a5 l' |+ }% J
; m1 r- |* c5 U2 U8 N7 |$ _$ O2 G在將這二種細胞分泌至細胞外的可溶性絲蛋白收集、提煉、純化後，能抽出一種名為MaSpI的絲蛋白質，再效法蜘蛛常溫紡絲。其過程是先在水中濃縮MaSpl蛋白質，再用針筒將MaSpl從針頭一端的小洞擠至含甲醇的溶液中，因其射出的過程能讓蛋白質溶液因環境而改變排列，所以能合成出連續的纖維。目前已知此纖維強度不及Kelvar，彈性也只與尼龍一般，不如天然蜘蛛絲伸縮自如，但質量較輕。不過由於只片面地使用某一種蜘蛛絲蛋白質來紡製纖維，其纖維在柔韌性上仍待克服。 ) @& Q1 G; h5 s. ]8 `) T; L8 ^- |. {* |' O1 P4 f: B& P9 T
(2) 山羊7 x ~+ x2 i* ^9 |0 `) a6 R
Nexia Biotechnologies，在2002年初開始進一步的研究將蜘蛛絲基因轉移到羊的乳腺細胞，期望能靠此步驟直接從羊乳中獲取絲蛋白質。此方法必須山羊胚胎形成初期，將蜘蛛基因注射細胞核內，成功率只有5%。目前該公司已成功地將一個蜘蛛絲基因轉移各至擁有的七萬個基因的兩隻公山羊身上(BioSteel Goats)。並進一步計劃，讓這兩隻公山羊與母山羊交配，期望他們所孕育的下一代能產出含有蜘蛛絲蛋白的山羊乳。雖然在基因轉移技術上，Nexia Biotechnologies已取得專利，並已預先將纖維命名為BioSteel(r)，但由於第二代山羊並未產乳，成功與否仍有待觀察。6 r- m5 ^2 _+ m. w/ q
) a' l5 \' r5 |& }0 e4 _至於為何選擇山羊來作基因轉移，最大原因是乳山羊從出生到能生產羊乳的時間較短，適合實驗，並可分泌大量的水溶性複合蛋白質。另外，蜘蛛產生絲的腺體與山羊的乳腺類似，均是由上皮細胞構成，在理論上基因轉移可能較為容易，並利用羊乳取得蜘蛛絲蛋白。據報導，BioSteel(r)人造蜘蛛絲彈性相當的好，但是其強度只有天然蜘蛛絲的20-40%，粘性亦較低。 5 B% i4 `% P3 y& Q# V" X( \5 ~ 2 X2 g, G4 a* L( s) H4. 蜘蛛絲蛋白轉植物基因 m0 [& q" G# m2 N0 f
雖然科學家們計劃以培育轉基因至細菌或山羊身上來生產絲蛋白，但在成本過高。技術及商業化困難的壓力下，尋求轉基因植物來生產絲蛋白也成了熱門之研究方向。一般估計製造轉基因植物的費用只要轉基因細菌加工費用的20%，甚至更低。: c1 x$ K% q; n/ F. _/ u$ T1 i, H
" C' q% } r% j" R' g至於為何選擇馬鈴薯及煙草，主要是因為利用大面積種植之植物，來獲取絲蛋白的成本較低。另外，馬鈴薯在基因轉移、蛋白質的抽出上都要來的容易些，因為與細菌相反，植物不但能製造自己的氨基酸，而且轉移之絲蛋白基因被重組的可能性也較小。實驗結果顯示，其所培育出馬鈴薯內產生的蛋白質絲蛋白含量占總蛋白質量中的2%左右。: }# A$ ]- C& O5 Y x
' d8 s7 ^) _5 t _4 Z9 H# Y5 ^( f5. 化學合成蜘蛛絲- o4 ?( U- [/ T3 J3 R% U2 ]: g
目前也有科學家試圖以化學合成的方式，模仿蜘蛛絲的組成元素和結構，研究發展蜘蛛絲高分子。雖然完全以人工方式合成出蜘蛛絲，有其可能性，但就目前合成蜘蛛絲技術的不成熟、蜘蛛絲製程複雜度與成本考量，利用生物基因科技要來的切實際些。 - Q4 a7 n8 H Q; d9 q; A4 n ! L4 ^9 C; S: t8 R) O# V, t4 B曾有國內某研究單位，宣稱能利用電場紡絲(利用導電性高分子之靜電式紡絲)，製得「再生蜘蛛絲」，並將其製程稱為「再生蜘蛛絲電場紡絲」。雖然此法所製得之纖維直徑可達60nm，媲美天然蜘蛛絲，但在強度、韌性上是否具有天然蜘蛛絲特質，足以稱為再生蜘蛛絲，有待商榷。 : r3 r( t7 ?* j4 a6 ^2 f. O4 L) ^4 N6 R
七、蜘蛛絲的挑戰7 W4 E3 b5 M, V9 Z8 S! \1 }( z' `
雖然以生物科技來大量仿製蜘蛛絲，是重要的研究方向之一，但在技術上科學家們也正面臨一系列挑戰。尤其是在商業化方面，路途仍遙遠。1 z! Y* `5 t3 w
,因此文之下半部份我沒post出來(太長,怕大家悶.....)8 K0 Y" u/ ?; E