Медоносные пчелы могут хранить секрет молодости стволовых клеток
Маточное молочко - это студенистое вещество, которое пчелы производят, чтобы прокормить своих детенышей. Эта интригующая еда также обладает таинственной силой, помогая некоторым личинкам медоносных пчел вырасти в новых пчелиных маток. Некоторые люди считают, что маточное молочко может открыть фонтан молодости. Есть ли в этом правда?
В сложной иерархии улья пчелиная матка является священным матриархом, который поддерживает жизнь и организованность колонии.
Пчелиная матка откладывает яйца, из которых вылупляются личинки. Эти личинки позже становятся либо новыми рабочими, то есть пчелами-самками, выполняющими всю работу вокруг улья, либо трутнями, пчелами-самцами, чья работа заключается в спаривании с маткой.
Когда пчелиная матка умирает, колония должна позаботиться о том, чтобы ее место заняла новая.
Чтобы произвести новую пчелиную матку, рабочие пчелы отбирают наиболее подходящих личинок и кормят их маточным молочком. Это позволит одной из них превратиться в здоровую, сильную и чрезвычайно плодовитую взрослую самку, которая затем станет новой пчелиной маткой.
Маточное молочко состоит из воды, белков и сахаров, но как именно оно стимулирует превращение некоторых личинок в маток, а не рабочих пчел, остается неясным.
Тем не менее, из-за его, казалось бы, «волшебных» свойств, многие люди приветствуют это вещество как чудесный ингредиент, который может укрепить здоровье и помочь сохранить молодость.
В новом исследовании, проведенном Медицинской школой Стэнфордского университета в Калифорнии, группа исследователей решила выяснить, как и почему может быть полезным маточное молочко. Они изучили его влияние на одну из наиболее многообещающих целей клинических исследований, а именно на стволовые клетки млекопитающих. Эти недифференцированные клетки способны превращаться в любые специализированные клетки, выполняющие любую функцию.
«В фольклоре маточное молочко похоже на суперсредство, особенно в Азии и Европе, но последовательность ДНК королевского актина, активного компонента желе, уникальна для пчел. Теперь мы определили структурно схожий белок млекопитающих, который может поддерживать плюрипотентность стволовых клеток », - объясняет старший автор доктор Кевин Ван.
Исследователи рассказывают историю своих текущих открытий в журнале. Nature Communications.
«Волшебный» ингредиент маточного молочка
«Меня всегда интересовал контроль размера клеток, и пчела - фантастическая модель для изучения этого», - говорит доктор Ван. «Все эти личинки начинаются одинаково в нулевой день, но в конечном итоге имеют резкие и стойкие различия в размерах. Как это произошло?"
В этом исследовании доктор Ван и его команда подробно остановились на протеине под названием королевский актин, который присутствует в маточном молочке. Они считали, что этот белок может быть в значительной степени ответственным за стимуляцию впечатляющего роста клеток в личинках, которых рабочие пчелы выбирают, чтобы стать пчелиными матками.
Чтобы изучить его эффекты, исследователи решили применить рояльактин к эмбриональным стволовым клеткам или недифференцированным клеткам, которые они собрали у мышей.
«Чтобы маточное молочко повлияло на развитие матки, оно должно воздействовать на ранние клетки-предшественники в личинках пчел», - отмечает доктор Ван. «Поэтому мы решили посмотреть, какое влияние он оказывает на эмбриональные стволовые клетки, если вообще влияет», - добавляет он.
Эмбриональные стволовые клетки - идеальный кандидат для клинических исследований, поскольку они могут превратиться в любую специализированную клетку, играющую любую роль. Этот потенциал называется «плюрипотентностью».
Замена стареющих, поврежденных специализированных клеток свежими, выросшими из стволовых клеток, теоретически может помочь в борьбе с любым количеством заболеваний. В результате для исследователей важно иметь доступ к здоровым, «молодым» стволовым клеткам, которые они могут хранить в лабораториях в недифференцированных формах до тех пор, пока они не понадобятся.
Белок под названием «Регина»
Однако, как объясняет доктор Ван, стволовые клетки вскоре дифференцируются в лабораторных условиях и становятся непригодными для использования. Чтобы сохранить их плюрипотентность, исследователям пришлось изобрести сложные ингибиторы.
Когда они добавили рояльактин к эмбриональным стволовым клеткам, исследователи обнаружили, что он сохранял их плюрипотентность дольше - в частности, на 20 поколений - без необходимости введения обычных ингибиторов.
"Это было неожиданно. Обычно эти эмбриональные стволовые клетки выращивают в присутствии ингибитора, называемого фактором ингибитора лейкемии, который останавливает их от неправильной дифференцировки в культуре, но мы обнаружили, что рояльактин блокирует дифференцировку даже в отсутствие [фактора ингибитора лейкемии] », - отмечает доктор Ван. .
Тем не менее, исследователи не поняли этот ответ. Они считали, что стволовые клетки млекопитающих не должны были так хорошо реагировать на роялактин, поскольку млекопитающие не производят этот белок.
Затем они задались вопросом, могут ли они найти продуцируемый млекопитающими белок, который мог бы соответствовать форме рояльактина, а не его последовательности, и который также может служить цели поддержания «стволовости» клеток.
Разумеется, они идентифицировали белок млекопитающих под названием NHLRC3, который, по их мнению, может иметь структуру, близкую к структуре рояльактина, и может служить аналогичной цели. NHLRC3, как объясняет д-р Ван, встречается у всех ранних эмбрионов животных, включая эмбрионы человека.
Когда исследователи применили этот белок к эмбриональным стволовым клеткам мышей, они обнаружили, что он, как и рояльактин, помогает поддерживать их плюрипотентность. По этой причине команда решила переименовать этот белок в Regina, что в переводе с латыни означает «королева».
«Это восхитительно. Наши эксперименты предполагают, что Регина является важной молекулой, регулирующей плюрипотентность и производство клеток-предшественников, которые дают начало тканям эмбриона. Мы соединили что-то мифическое с чем-то реальным ».
Д-р Кевин Ван
В будущем исследователи планируют выяснить, может ли Регина ускорить заживление ран и регенерацию клеток. Они также хотят найти больше способов сохранить «молодость» стволовых клеток в лаборатории.
