Honungsbin kan hålla hemligheten för stamcellsungdomar
Kunglig gelé är en gelatinös substans som honungsbin producerar för att mata sina ungar. Den här spännande maten har också den mystiska kraften att hjälpa vissa honungsbilarver växa till nya drottningsbin. Vissa människor tror att kunglig gelé kan låsa upp ungdomens fontän. Finns det någon sanning i det?
I bikupans komplexa hierarki är drottningsbien den heliga matriarken som håller kolonin vid liv och organiserad.
Drottningsbiet lägger äggen som larverna kläcker sig från. Dessa larver blir senare antingen de nya arbetarna, det vill säga de kvinnliga bin som gör allt arbete runt bikupan, eller drönarna, de manliga bin vars jobb det är att para sig med drottningen.
När ett drottningsbi dör måste kolonin se till att en ny tar sin plats.
För att producera ett nytt drottningsbi väljer arbetarbin de lämpligaste larverna och matar dem med kunglig gelé. Detta gör att en av dem kan utvecklas till den friska, starka och extremt bördiga vuxna kvinnan som sedan blir den nya drottningsbiet.
Kunglig gelé består av vatten, proteiner och sockerarter, men hur exakt det stimulerar vissa larver att växa till drottningar snarare än arbetarbin har varit oklart.
På grund av dess till synes "magiska" egenskaper hyllar många människor detta ämne som en mirakulös ingrediens som kan öka hälsan och hjälpa till att upprätthålla ungdomar.
I en ny studie från Stanford University School of Medicine i Kalifornien har ett forskargrupp beslutat att undersöka hur och varför kunglig gelé kan vara till nytta. De har tittat på dess effekt på ett av de mest lovande målen för klinisk forskning, nämligen stamceller från däggdjur. Dessa odifferentierade celler kan förvandlas till alla specialiserade celler som tjänar vilken funktion som helst.
”I folklore är kunglig gelé ungefär som en supermedicin, särskilt i Asien och Europa, men DNA-sekvensen för royalactin, den aktiva komponenten i gelén, är unik för honungsbin. Nu har vi identifierat ett strukturellt liknande däggdjursprotein som kan upprätthålla stamcellspluripotens, förklarar seniorförfattaren Dr. Kevin Wang.
Forskarna berättar historien om sina nuvarande resultat i tidskriften Naturkommunikation.
Den ”magiska” ingrediensen i kunglig gelé
"Jag har alltid varit intresserad av kontrollen av cellstorlek, och honungsbin är en fantastisk modell för att studera detta", säger Dr. Wang. ”Dessa larver börjar alla samma dag noll, men slutar med dramatiska och bestående skillnader i storlek. Hur händer detta? ”
I denna studie finslipade Dr. Wang och hans team ett protein som kallas royalactin som finns i kunglig gelé. De trodde att detta protein i stor utsträckning kan vara ansvarigt för att stimulera den imponerande celltillväxten i larverna som arbetarbinarna väljer att bli drottningsbin.
För att studera dess effekter bestämde forskarna att applicera royalactin på embryonala stamceller, eller odifferentierade celler, som de hade samlat från möss.
"För att kunglig gelé ska ha en effekt på drottningens utveckling, måste den arbeta med tidiga stamceller i bi-larverna", konstaterar Dr. Wang. "Så vi bestämde oss för att se vilken effekt det hade, om någon, på embryonala stamceller", tillägger han.
Embryonala stamceller är den perfekta kandidaten i klinisk forskning eftersom de har potential att förvandlas till en specialiserad cell som spelar någon roll. Denna potential kallas ”mångfald”.
Att ersätta åldrande, skadade specialceller med färska som har vuxit från stamceller har i teorin potential att hjälpa till att ta itu med ett antal sjukdomar. Som ett resultat är det viktigt för forskare att ha tillgång till friska, "ungdomliga" stamceller som de kan hålla i laboratorierna i sina odifferentierade former tills de behöver använda dem.
Ett protein som heter 'Regina'
Dr Wang förklarar dock att stamceller snabbt differentieras under laboratorieförhållanden och blir oanvändbara. För att hålla sin pluripotens intakt har forskare varit tvungna att ta fram komplexa hämmare.
När de tillsatte royalactin till embryonala stamceller fann utredarna att det behöll sin pluripotens längre - specifikt i 20 generationer - utan att behöva administrera de vanliga hämmarna.
”Det här var oväntat. Normalt odlas dessa embryonala stamceller i närvaro av en hämmare som kallas leukemiinhibitorfaktor som hindrar dem från att skilja sig felaktigt i odling, men vi fann att royalactin blockerade differentiering även i frånvaro av [leukemiinhibitorfaktor], ”konstaterar Dr. Wang .
Ändå förstod inte forskarna detta svar. De ansåg att däggdjursstamcellerna inte borde ha svarat så bra på royalactin eftersom däggdjur inte producerar det proteinet.
De undrade sedan om de kunde hitta ett däggdjursproducerat protein som kan matcha formen av royalactin snarare än dess sekvens och som också kan tjäna syftet att upprätthålla cellens "stamhet".
Visst nog identifierade de ett däggdjursprotein som heter NHLRC3, som de trodde kan ha en struktur som är nära den hos royalactin och kan tjäna ett liknande syfte. NHLRC3, förklarar Dr. Wang, förekommer i alla tidiga djurembryon, inklusive hos människor.
När forskarna applicerade detta protein på embryonala stamceller från mus, fann de att det, som royalactin, hjälpte till att bibehålla deras pluripotens. Av den anledningen beslutade laget att byta namn på detta protein "Regina", vilket betyder "drottning" på latin.
"Det är fascinerande. Våra experiment antyder att Regina är en viktig molekyl som styr pluripotens och produktionen av stamceller som ger upphov till vävnaderna i embryot. Vi har kopplat något mytiskt till något riktigt. ”
Dr. Kevin Wang
I framtiden planerar forskarna att ta reda på om Regina kan öka sårläkning och cellregeneration. De vill också undersöka fler sätt att hålla stamceller ”ungdomliga” i laboratoriet.
