Vom Spinnen-Gen zum seidenen Faden

Im Hinterleib der Spinne produzieren die Spinndrüsen einen feinen, stabilen Faden. Diesen verwebt die Spinne zu einem Netz, nutzt ihn zum Abseilen oder bildet einen Kokon zur Eiablage.

Im Erbgut der Spinne wird jener Abschnitt gesucht, der den genetischen Bauplan für das Seidenprotein enthält, aus dem sie ihren Faden spinnt. Ziel ist, diesen Genabschnitt zu kopieren.

Zunächst am Computer, dann im Labor entsteht ein sogenanntes Plasmid. Dieses ringförmige DNA-Molekül mit dem Bauplan für das Protein wird mittels elektrischer Impulse in Kolibakterien gebracht.

Neben seiner eigenen DNA befindet sich im Zellinnern des Kolibakteriums nun das Plasmid mit dem Bauplan für das Seidenprotein.

Die Bakterien, bei denen es sicher gelungen ist, das Plasmid samt Protein-Bauplan zu übertragen, gibt man auf ein Nährmedium in Petrischalen. Im warmen Brutschrank vermehren sie sich schnell.

In einem Bioreaktor werden die Bakterien mit Nährstoffen und Zucker gefüttert und vermehren sich weiter. Durch Zugabe einer speziellen Substanz beginnt die Produktion des Seidenproteins.

Nun muss das Seidenprotein aus der Biomasse isoliert werden („Downstream“). Durch mehrfache Trennschritte wird das Seidenprotein angereichert und die milchkaffeefarbene Flüssigkeit nach und nach heller.

Nach dem letzten Reinigungsschritt muss das Protein getrocknet werden. Dies geschieht in einem sogenannten Sprühtrockner, in dem das Wasser verdampft. Anschließend bleibt weißes Pulver übrig.

In der Spinnerei wird das Proteinpulver in Lösungsmittel eingerührt. Die Masse, die zähflüssigem Honig ähnelt, muss entgast und gefiltert werden, um Verunreinigungen auszuschließen.

Die Lösung wird durch eine Düse in ein Agglomerationsbad gepresst, wodurch das Protein ausfällt und sich die Moleküle anein­anderreihen. Die feinen Filamente werden in die Länge gezogen und zu einem Faden vereint. Der Seidenfaden durchläuft ein Wasserbad, trocknet auf beheizten Walzen und wird auf eine Spule gewickelt. Sie trägt am Ende einen Kilometer Faden, der lediglich neun Gramm wiegt.

Der biotechnologisch hergestellte Seidenfaden ist vielfältig nutzbar und kommt bisher vor allem in der Textilindustrie zum Einsatz – entweder als innovative neue Faser oder als nachhaltigere Alternative für herkömmlich produzierte Seide aus Asien. Aktuell ist das Material beispielsweise in Türgriffen verarbeitet, die im Innenraum des Mercedes-Benz-Konzeptfahrzeugs Vision EQXX verbaut sind. Die Pariser Luxusmarke Balenciaga stellt Blusen aus fermentierter Spinnenseide her. Und die Uhrenmarke Omega verwebt den Faden von Amsilk bereits in einigen ihrer Uhrenarmbänder. In Zukunft könnte das Protein auch in der Medizin und Landwirtschaft sowie bei Wasch- und Geschirrspülmitteln nützlich sein.