Медоносні бджоли можуть зберігати секрет молодості стовбурових клітин
Маточне молочко - це желатинова речовина, яку медоносні бджоли виробляють для годування молодняку. Ця інтригуюча їжа також має таємничу силу допомагати деяким личинкам медоносних бджіл вирости в нових маточних бджіл. Деякі люди вірять, що маточне молочко може відкрити фонтан молодості. Чи є в цьому правда?
У складній ієрархії вулика матка є священним матріархом, який підтримує колонію в живих та організованих.
Бджола-матка відкладає яйця, з яких вилупляться личинки. Пізніше ці личинки стають або новими робітниками - це бджоли-самки, які виконують всю роботу навколо вулика, або трутні - бджоли-самці, робота яких полягає в спаровуванні з маточником.
Коли бджола-матка гине, колонія повинна забезпечити, щоб на її місці зайнялася нова.
Для отримання нової бджолиної матки робочі бджоли відбирають найбільш підходящі личинки і годують їх маточним молочком. Це дозволить одній з них перерости у здорову, сильну та надзвичайно плодючу дорослу жінку, яка потім стане новою бджолою матки.
Маточне молочко містить воду, білки та цукри, але як саме воно стимулює деякі личинки виростати матками, а не робочими бджолами, залишається незрозумілим.
Тим не менше, завдяки його «магічним» властивостям, багато людей вітають цю речовину як чудодійний інгредієнт, який може зміцнити здоров’я та допомогти зберегти молодість.
У новому дослідженні Медичної школи Стенфордського університету в Каліфорнії група дослідників вирішила дослідити, як і чому маточне молочко може бути корисним. Вони розглянули його вплив на одну з найбільш перспективних цілей клінічних досліджень, а саме на стовбурові клітини ссавців. Ці недиференційовані клітини здатні перетворюватися на будь-які спеціалізовані клітини, виконуючи будь-які функції.
«У фольклорі маточне молочко є подібним до супермедицини, особливо в Азії та Європі, але послідовність ДНК роялактину, активного компонента желе, унікальна для медоносних бджіл. Зараз ми виявили подібний за структурою білок ссавців, який може підтримувати плюрипотентність стовбурових клітин ”, - пояснює старший автор доктор Кевін Ванг.
Дослідники розповідають історію своїх поточних знахідок у журналі Природні комунікації.
«Чарівний» інгредієнт маточного молочка
"Мене завжди цікавив контроль розміру клітин, і медоносні бджоли - це фантастична модель для вивчення цього", - каже доктор Ван. «Усі ці личинки починаються однаково в нульовий день, але в кінцевому підсумку різкі та тривалі відмінності в розмірах. Як це відбувається? "
У цьому дослідженні доктор Ванг та його команда вдосконалили білок під назвою роялактин, який присутній у маточному молоці. Вони вважали, що цей білок може значною мірою бути відповідальним за стимулювання вражаючого росту клітин личинок, яких робочі бджоли відбирають, щоб стати маточними бджолами.
Для вивчення його наслідків дослідники вирішили застосувати роялактин до ембріональних стовбурових клітин, або недиференційованих клітин, які вони зібрали у мишей.
"Щоб маточне молочко мало вплив на розвиток маток, воно повинно працювати на ранніх клітинах-попередниках у личинок бджіл", - зазначає доктор Ванг. "Отже, ми вирішили подивитися, який вплив він мав, якщо такий був, на ембріональні стовбурові клітини", - додає він.
Ембріональні стовбурові клітини є ідеальним кандидатом у клінічних дослідженнях, оскільки вони можуть перетворитися на будь-які спеціалізовані клітини, відіграючи будь-яку роль. Цей потенціал називається «плюрипотентність».
Заміна старіючих, пошкоджених спеціалізованих клітин на свіжі, які виросли із стовбурових клітин, теоретично може допомогти вирішити будь-яку кількість захворювань. Як результат, для дослідників важливо мати доступ до здорових, «молодих» стовбурових клітин, які вони можуть зберігати в лабораторіях у своїй недиференційованій формі, поки їм не буде потрібно їх використовувати.
Білок під назвою «Регіна»
Однак, пояснює доктор Ван, стовбурові клітини незабаром диференціюються в лабораторних умовах і стають непридатними для використання. Щоб зберегти цілісність своєї плюрипотентності, дослідникам довелося розробити складні інгібітори.
Коли вони додавали роялактин до ембріональних стовбурових клітин, дослідники виявили, що він зберігає їх плюрипотентність довше - зокрема, протягом 20 поколінь - без необхідності введення звичайних інгібіторів.
“Це було несподівано. Зазвичай ці ембріональні стовбурові клітини вирощуються в присутності інгібітора, який називається фактором інгібітора лейкемії, що заважає їм невідповідно диференціюватися в культурі, але ми виявили, що роялактин блокує диференціацію навіть за відсутності [фактора інгібітора лейкемії] », - зазначає д-р Ванг. .
Проте дослідники не зрозуміли цієї відповіді. Вони вважали, що стовбурові клітини ссавців не повинні реагувати так добре на роялактин, оскільки ссавці не виробляють цей білок.
Потім вони задавались питанням, чи зможуть вони знайти білок, що виробляється ссавцями, який може відповідати формі роялактину, а не його послідовності, і який також може слугувати меті підтримання «стержневості» клітин.
Звичайно, вони ідентифікували білок ссавців, який називається NHLRC3, який, на їх думку, може мати структуру, близьку до структури роялактину, і може служити подібним цілям. NHLRC3, пояснює доктор Ванг, зустрічається у всіх ранніх ембріонах тварин, включаючи людські.
Коли дослідники застосували цей білок до ембріональних стовбурових клітин мишей, вони виявили, що подібно до роялактину він допомагає підтримувати їх плюрипотентність. З цієї причини команда вирішила перейменувати цей білок "Regina", що означає "королева" на латині.
"Це захоплююче. Наші експерименти свідчать про те, що Реджина є важливою молекулою, що регулює плюрипотентність та продукцію клітин-попередників, які дають початок тканинам ембріона. Ми пов’язали щось міфічне з чимось реальним ".
Доктор Кевін Ван
Надалі дослідники планують з’ясувати, чи може Регіна сприяти загоєнню ран і регенерації клітин. Вони також хочуть розглянути більше способів зберегти стовбурові клітини "молодими" в лабораторії.
