Маточное молочко пчел поможет сохранить эмбриональные стволовые клетки

Неожиданное открытие, вероятно, подольет масла в огонь многолетних споров о регенеративной силе маточного молочка. Что еще важнее, открытие дает новые пути к плюрипотентности (способности клеток дифференцироваться во все типы клеток) и предлагает новые способы сохранения стволовых клеток в состоянии анабиоза до тех пор, пока они не понадобятся для будущих терапий. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.

Маточное молочко — один из главных компонентов строгой иерархии внутри пчелиного улья. Когда возникает потребность в новой пчелиной матке (в случае смерти предыдущей или увеличения «населения» большого улья), рабочие пчелы выбирают несколько личинок самок и кормят их исключительно маточным молочком — вязким, слегка кислотным веществом, состоящим из воды, белков и сахаров, — а позже переключаются на комбинацию маточного молочка, меда и пыльцы, известную как перга.  

Как именно подобная диета влияет на развитие именно пчеломатки, а не обычной рабочей пчелы, остается загадкой, которую и взялся разрешить доктор медицинских наук Кевин Ван (Kevin Wang). Он и его коллеги сосредоточились на белке MRJP1 (royalactin), который считается активным ингредиентом маточного молочка, применив его на эмбриональных стволовых клетках мыши для изучения их реакции.

«Чтобы маточное молочко повлияло на развитие королевы, оно должно работать и в ранних клетках личинок пчел. Поэтому мы решили проанализировать, какое влияние оно оказывает на эмбриональные стволовые клетки и оказывает ли вообще», — объясняет Ван.

К своему удивлению ученые обнаружили, что добавление этого протеина остановило размножение эмбриональных стволовых клеток даже при отсутствии ингибиторов, хотя обычно они нужны для того, чтобы мешать клеткам дифференцироваться в культуре ненадлежащим образом. 

Дополнительные эксперименты показали, что стволовые клетки, обработанные белком royalactin, демонстрировали экспрессию генов, сходную со стволовыми клетками, выращенными в присутствии ингибиторов. Они также производили белки, связанные с плюрипотентностью, в то же время уменьшая производство белков, важных для дифференциации. Такая реакция клеток ввела ученых в замешательство, так как млекопитающие белка MRJP1 не производят.

В поисках ответов исследователи обратились к базе данных, которая описывает трехмерную структуру белков. Подобно замку и ключу, многие белки могут точно совмещаться с другими белками или биологическими молекулами. Ученые занялись поиском другого белка у млекопитающих, который имитирует форму, но не последовательность MRJP1.

Их ждал успех: Ван нашел у млекопитающих белок под названием NHLRC3, который, как и прогнозировалось, имел структуру, сходную с royalactin, и был произведен в начале эмбрионального развития у всех животных — от угрей до людей. Кроме того, они обнаружили, что NHLRC3, как и royalactin, способен поддерживать плюрипотентность в эмбриональных клетках мыши, вызывая аналогичную картину экспрессии генов в тех клетках, которые подвергаются действию MRJP1. Найденный белок ученые переименовали в Regina, что с латыни переводится как «королева».

Далее исследователи планируют изучить, имеет ли Regina терапевтическое значение при заживлении ран или регенерации клеток у взрослых животных. Они также надеются, что их находка поможет найти лучшие способы сохранять эмбриональные стволовые клетки, выращенные в лабораторных условиях.