早在2000年,日本學者田村俊樹建立了基於轉座子的家蠶轉基因技術。日本研究人員曾對轉基因家蠶進行了連續20代以上的跟蹤調查,中國學者也對轉基因家蠶進行了連續18代的調查,證實外源基因在家蠶基因組中是穩定的。轉基因技術的出現克服了基於杆狀病毒的家蠶生物反應器不具有遺傳性的缺陷,在產量、成本、生物活性和安全性等方面都具有更大的潛力。
或許有投資者一開始認為轉基因技術讓蠶寶寶吐蜘蛛絲有點像科幻片,但你不知道的是該技術已經經過了眾多國內外學者、博士、教授、科學家超20年的潛心研究,直到今天才被嘉欣絲綢旗下子公司超絲科技突破真正意義上的轉基因家蠶蜘蛛絲而並非合成絲。這真的堪稱是紡織服裝乃至轉基因行業的重大技術革命突破。更值得一提的是,嘉欣絲綢所擁有的轉基因技術生產的仿生絲成本與普通的白廠絲成本相差無幾,對於公司來說無需改造產線,無需更換工人就可直接開始生產黑寡婦蜘蛛仿生絲。成本的優勢為進一步開闊下遊應用提供了基礎,也為公司本身提供了豐厚的利潤安全墊。
蜘蛛絲具有優異的機械性能,特別是蜘蛛的大壺狀腺分泌的牽引絲具有極高的韌性和彈性,強度是相同直徑鋼絲的5倍。作為一種生物材料,家蠶絲素蛋白無毒、無刺激且與人類皮膚組織具有很好的生物兼容性,具有優異的癒合功能,而且具有良好的力學性能。在生物醫學領域,家蠶絲在人造組織、生物醫學材料等方面得到了廣泛的應用,如:人造皮膚、人造血管、人工肌腱、韌帶、人造骨骼、牙齒、手術縫合線、藥物控制材料等。蜘蛛絲是由蜘蛛的絲腺分泌的一種天然高分子蛋白纖維,其具有優良的機械性能(如:彈性好、強度大、韌性強)、耐較高溫度和低溫、耐衝擊、比重小、生物相容性以及生物可降解性等優良的特性,其獨特的綜合性能是其他天然纖維和合成纖維所無法相比的。因此現代部隊的防彈衣就是採用蜘蛛絲纖維布料製作成的,用這種纖製成的防彈衣、防彈背心、降落傘以及其它的軍事用布比用其它纖維製成的布料性能要好很多,蜘蛛絲纖維製成的布料具有質輕,質量好抗拉抗裂性能比較好,堅固耐用。蜘蛛絲是目前世界上最為堅韌且具有彈性的纖維之一,尤其是它的牽引絲在力學性能上具有蠶絲和一般的合成纖維所無法比擬的突出優勢。蜘蛛絲物理密度達1.34 g/cm3,與蠶絲和羊毛相近。蜘蛛絲光滑閃亮、耐紫外線性能強,而且較耐高溫和低溫。熱分析表明,蜘蛛絲在200℃以下表現熱穩定性良好,300℃以上才黃變,零下40℃時仍有彈性,只有在更低的溫度下才變硬。在強度方面,它與Kevlar纖維相似,但是其斷裂功卻是Kevlar的l 5倍,初始模量比尼龍大得多,達到Kevlar纖維的高強高模水平。蜘蛛絲的斷裂伸長率達36%~50%,而Kevlar纖維的只有2%~5%,因而蜘蛛絲具有吸收巨大能量的性能。在粘彈性能方面,蜘蛛絲高於尼龍也高於Kevlar纖維。因此,蜘蛛絲具有強度高、彈性好、初始模量大、斷裂功高等特性,是一種性能十分優異的材料。
蜘蛛是肉食動物,大規模飼養會同類相食,加之蜘蛛產絲量小,通過人工規模化養殖蜘蛛以獲得大量蜘蛛絲幾乎不可能。相比而言,家蠶可以規模化養殖和大量產絲。將兩個吐絲動物的優勢相結合這一想法最早可追溯到20世紀80年代。此前,科學家將大量表達蜘蛛絲的希望轉移到了轉基因技術更為成熟的大腸桿菌、酵母、菸草葉片和山羊的乳腺中,並在表達蜘蛛絲蛋白方面獲得了部分成功,但這些轉基因生物都不具備將蜘蛛絲蛋白紡成絲纖維的能力,只能在體外將蜘蛛絲蛋白提取純化後再用模擬的人工裝置紡織成絲,這種方式獲得的蜘蛛絲在性能上與天然蜘蛛絲相差甚遠。
蠶寶寶要吐出與天然蜘蛛絲性能相當甚至更好的蜘蛛絲主要有兩個挑戰:首先,重組蜘蛛絲表達量太低,只能形成蠶絲與少量蜘蛛絲(不足1%)的嵌合絲纖維,蜘蛛絲對重組絲纖維的性能貢獻並不大;其次,外源導入的蜘蛛絲片段較小,力學性能提升不夠,纖維強度無法匹及天然蜘蛛絲。而嘉欣絲綢正是突破了以上兩大挑戰,通過結合轉基因和基因組編輯技術,對家蠶的絲腺進行「蜘蛛化」改造,讓轉基因家蠶更容易大量生產高性能蜘蛛絲。經證實,轉基因後的蠶寶寶的吐絲量與之前水平保持一致,並不會下降。如今,嘉欣絲綢的轉基因蠶寶寶吐絲強度已達到普通絲的3.86倍,即將變身現實中的「蜘蛛俠」,為傳統蠶桑產業的升級發展和創新應用帶來新的歷史性機遇。