西南大學(xué)家蠶基因組國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王翊團(tuán)隊(duì)在蠶絲及蛛絲研究開(kāi)發(fā)方面有深厚的積淀，于今年年初在 Nature Communication 上發(fā)布了全球首張蛛絲形成機(jī)制分子細(xì)胞圖譜。36 氪獲悉，由王翊團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立的轉(zhuǎn)基因家蠶蜘蛛絲制造公司「縉繡生物」，即將啟動(dòng)第一輪融資。本輪募集資金主要用于第一代高韌絲的規(guī)?；a(chǎn)、下游產(chǎn)品開(kāi)發(fā)以及后續(xù)蠶種迭代。
蜘蛛絲是天然韌性材料之王
蜘蛛絲是世界公認(rèn)的天然高韌性材料，以其高韌性和高楊氏模量而聞名，其韌性是凱夫拉纖維的 3 倍，高級(jí)鋼的 25 倍，碳纖維的 6 倍。業(yè)內(nèi)研究發(fā)現(xiàn)，蜘蛛絲是一種核殼結(jié)構(gòu)的半結(jié)晶生物纖維，其成分蛛絲蛋白除了頭尾的兩端氨基端和羧基端為非重復(fù)區(qū)域，控制著蛛絲纖維的形成，而中間的部分是可形成 β - 晶區(qū)的結(jié)構(gòu)重復(fù)區(qū)域，起著交聯(lián)點(diǎn)的作用從而增加韌性。而且蜘蛛絲內(nèi)部的納米原纖維組成類似漁網(wǎng)結(jié)構(gòu)的形態(tài)，進(jìn)一步增強(qiáng)絲的力學(xué)性能。下列研究數(shù)據(jù)表明，蜘蛛絲在韌性方面比其他天然纖維以及常見(jiàn)的人造纖維材料性能更優(yōu)異。
左圖：韌性值的定義。最大強(qiáng)度值（Stress）和最大伸長(zhǎng)率（Strain）曲線的投影面積等于韌性（Toughness）。右圖：通過(guò)投影面積可知，三種來(lái)自 A.diadematus、N.edulis、L.hesperus 的天然蜘蛛絲比凱夫拉纖維、尼龍 66 與蠶絲的韌性要高。下圖：蜘蛛絲與其他材料的力學(xué)性能比較。
蜘蛛絲在國(guó)防軍工、交通工具制造、輕便耐磨紡織品以及醫(yī)療器械等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。然而，蜘蛛具有同類相食的習(xí)性，無(wú)法以高密度養(yǎng)殖進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。多年來(lái)，國(guó)內(nèi)科研人員通過(guò)非蛛絲類蛋白、聚合物材料（如水凝膠、聚氨酯、纖維素）及其復(fù)合材料模擬天然蜘蛛絲物理結(jié)構(gòu)來(lái)制備人造仿生絲，或者通過(guò)用底盤(pán)菌發(fā)酵生產(chǎn)蛛絲蛋白然后進(jìn)行人工拉絲，以獲得比天然纖維性能更高的絲線，但因成本或絲線品質(zhì)穩(wěn)定性等問(wèn)題，至今均未見(jiàn)步入量產(chǎn)階段。
轉(zhuǎn)基因家蠶蜘蛛絲生產(chǎn)成本更低，可規(guī)?；慨a(chǎn)
蜘蛛具有最多 7 個(gè)種類的絲腺，分別產(chǎn)生性質(zhì)不同蜘蛛絲蛋白，包括具有高韌性的大壺狀腺蜘蛛蛋白質(zhì) ( major ampullate spider protein、MaSp ) 、具有高度伸長(zhǎng)力的小壺狀腺蜘蛛蛋白質(zhì) ( minor ampullate spider protein、MiSp ) 等。而家蠶絲蛋白的主要成分有絲素重鏈 ( FibH ) ，絲素輕鏈 ( FibL ) ，糖蛋白 ( P25 ) ，絲膠蛋白 ( Sericin ) 等，其中 FibH 的分子量達(dá) 350kDa，約占整個(gè)絲蛋白含量的 70% 以上，是決定蠶絲纖維機(jī)械性能的核心因素；而最外層包裹的絲膠蛋白含量將近 30%，對(duì)絲芯起保護(hù)作用。
王翊團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立的縉繡生物在蠶絲腺體啟動(dòng)蜘蛛絲基因與蠶絲基因的同源重組，首次將完整的蜘蛛絲蛋白編碼序列替換蠶絲蛋白重鏈 ( FibH ) 編碼序列，獲得了第一代轉(zhuǎn)基因家蠶蜘蛛絲，蛛絲韌性超過(guò) 146 MJ/m3，達(dá)到了天然蜘蛛絲水平，并遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通蠶絲韌性 ( 50 MJ/m3 ) 。值得一提的是，從轉(zhuǎn)基因家蠶繭剝下的生絲是蛛 - 蠶混合絲，這是因?yàn)橹┲虢z芯外包裹了一層來(lái)自家蠶的絲膠蛋白。如果將家蠶絲膠蛋白褪去，就能得到蛛絲蛋白含量幾乎為 100% 的蜘蛛絲綿。
通過(guò)解析動(dòng)物絲的成絲機(jī)理，縉繡生物團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)絲纖維的應(yīng)力和韌性分別由內(nèi)聚能密度和平均單分子內(nèi)聚能密度決定，這意味著可以從調(diào)整關(guān)鍵蛋白的聚能密度來(lái)培育比天然蛛絲更高性能的重組蛛絲。另一方面，數(shù)億年的演化賦予了蜘蛛絲腺獨(dú)特的泌絲和織網(wǎng)的能力，蜘蛛的絲腺在遺傳組成和細(xì)胞結(jié)構(gòu)上都與家蠶的絲腺不一樣，將蠶絲腺體 " 蜘蛛化 " 改造也可能是未來(lái)蜘蛛絲性能進(jìn)一步提高的研究方向。
以上兩種方法，均可通過(guò)養(yǎng)殖轉(zhuǎn)基因蠶進(jìn)行規(guī)?；a(chǎn)。而且，產(chǎn)蛛絲的家蠶的養(yǎng)殖與傳統(tǒng)養(yǎng)蠶方式無(wú)異，生產(chǎn)成本一致。在現(xiàn)階段，縉繡生物第一代蛛絲的性能品質(zhì)穩(wěn)定，不易老化，已可初步滿足現(xiàn)代紡織、生物醫(yī)學(xué)和國(guó)防軍工等領(lǐng)域?qū)Ω邚?qiáng)度纖維的需求。
海外蜘蛛絲市場(chǎng)受資本熱捧
國(guó)外知名蜘蛛絲生產(chǎn)企業(yè)包括已在美國(guó)上市的 Kraig Biocraft、Bolt Projects Holdings、日本的 Spiber 等企業(yè)均受到海外資本重點(diǎn)關(guān)注。以 Spiber 為例，公司以微生物作為生產(chǎn)工具發(fā)酵生產(chǎn)蛛絲蛋白質(zhì)。不過(guò)由于 Spiber 的生產(chǎn)規(guī)模有限，利潤(rùn)目前僅限于小批量材料的銷售以及業(yè)務(wù)合作伙伴支付的合同款。再加上公司對(duì)研發(fā)（R&D）的重視，這意味著結(jié)算持續(xù)出現(xiàn)虧損。盡管如此，公司雄厚的研發(fā)資金反映了以 Spiber 知識(shí)產(chǎn)權(quán)（IP）為核心的企業(yè)價(jià)值的穩(wěn)定增長(zhǎng)。據(jù) Crunchbase 的數(shù)據(jù)，Spiber 共完成了 14 輪融資，其中包括日本纖維業(yè)巨頭豐島（Toyoshima）、凱雷、富達(dá) ( Fidelity ) 、Baillie Gifford 基金管理公司和淡馬錫等投資方。近一輪 Spiber 的估值約為 1350 億日元，約合 66.18 億人民幣。
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