西南大學(xué)家蠶基因組國家重點實驗室王翊團隊在蠶絲及蛛絲研究開發(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制分子細(xì)胞圖譜。36 氪獲悉，由王翊團隊創(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的人造纖維材料性能更優(yōu)異。
左圖：韌性值的定義。最大強度值（Stress）和最大伸長率（Strain）曲線的投影面積等于韌性（Toughness）。右圖：通過投影面積可知，三種來自 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，無法以高密度養(yǎng)殖進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。多年來，國內(nèi)科研人員通過非蛛絲類蛋白、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)來制備人造仿生絲，或者通過用底盤菌發(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)定性等問題，至今均未見步入量產(chǎn)階段。
轉(zhuǎn)基因家蠶蜘蛛絲生產(chǎn)成本更低，可規(guī)模化量產(chǎn)
蜘蛛具有最多 7 個種類的絲腺，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，約占整個絲蛋白含量的 70% 以上，是決定蠶絲纖維機械性能的核心因素；而最外層包裹的絲膠蛋白含量將近 30%，對絲芯起保護(hù)作用。
王翊團隊創(chuàng)立的縉繡生物在蠶絲腺體啟動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 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，這是因為蜘蛛絲芯外包裹了一層來自家蠶的絲膠蛋白。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。
通過解析動物絲的成絲機理，縉繡生物團隊發(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)和國防軍工等領(lǐng)域?qū)Ω邚姸壤w維的需求。
海外蜘蛛絲市場受資本熱捧
國外知名蜘蛛絲生產(chǎn)企業(yè)包括已在美國上市的 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)。不過由于 Spiber 的生產(chǎn)規(guī)模有限，利潤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 知識產(chǎn)權(quán)（IP）為核心的企業(yè)價值的穩(wěn)定增長。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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