U pszczół wykryto czynnik komórek nieśmiertelności

0
365


Zdjęcia Arnd Wiegmann / REUTERS

Mleczko pszczele pszczół zawiera białko, przyczyniając się do odnowy komórek macierzystych. Podobne białko jest i u człowieka, co otwiera możliwości tworzenia nowych środków farmakologicznych

Ludowe legendy przypisują wielu produktów pszczelich właściwości lecznicze, ale szczególnie czczona w medycynie alternatywnej mleczko pszczele to produkt, którym hodują pszczoły larwę, jeśli ma stać się macicy ula. Naukowcy z uniwersytetu Stanforda postanowili zbadać mechanizm działania jednego z komponentów mleczko pszczele — białka ройалактина. Udało im się ustalić, że białko to (a także jego ludzki odpowiednik, o nazwie Regina) jest w stanie wpływać na komórki ssaków, nie pozwalając im rozwijać się w wyspecjalizowane komórki tkanek, czyli opóźnia ich w stanie “плюрипотентности”. O tym informuje artykuł opublikowany w “Nature”.

Przeznaczenie pszczoły

Pszczoły składają jaja w dwóch typach. Z niezapłodnione jaja rozwijają się samce (drony). Zdecydowana większość zapłodnionych jaj daje początek pracy pszczół — hodowla, pozbawionych zdolności do rozmnażania i stracony выкармливать larwy, produkowane tylko pszczoła-królową, lub macicy ula. W pierwszych dniach po pojawieniu się z jaj larwy dostają się do żywności “mleczko pszczele” — gęsty płyn, składający się z wody, białek i cukrów, które produkują specjalne gruczoły pracy pszczół. Następnie większość larw są tłumaczone na roślinną dietę: miód i pyłek. Z nich rozwijają się drony lub pszczoły.

Jednak gdy macica się starzeje, lub jeśli pszczeli rój jest podzielony na dwa mniejsze, to pojawia się potrzeba nowej macicy. W takiej sytuacji pszczoły wybierają kilka noworodków larwy samic i hodują je wyłącznie mleczkiem pszczelim. Ta różnica w diecie produkuje magiczne działanie: zamiast roboczej pszczoły z larwy rozwija się przyszła królowa, istota znacznie większy, u którego wielu narządów ciała powstają na innym schemacie.

Ta różnica może wydawać się zaskakujące: macica i pracowita pszczółka genetycznie niczym nie różnią się od siebie, jednak ich różnice zewnętrzne, gdzie istotne, niż między owadami dwóch różnych rodzajów. Oczywiście, to zmiana genetyczna programu odbywa się za pomocą jednego z czynników, zawartych w składzie mleczko pszczele. Logiczne było przypuszczać, że czynnik ten nie wpływa na losy komórek zarodka jeszcze przed tym, jak oni specjalizują się w różne tkanki owada. Tę hipotezę i sprawdzili стэнфордские naukowcy, koncentrując się na jednym z elementów mleczko pszczele — białko o nazwie “ройалактин”. Okazało się, że białko to naprawdę jest w stanie przełączać program rozwoju komórki, opóźnia jej w “неопределившемся” stanie, tak że jest w stanie dać początek każdej tkance ciała. Komórki te nazywane są “плюрипотентными”.

Przeznaczenie komórki

Zapłodniona komórka jajowa jest zdolna dać początek całego organizmu, w tym jego komórki płciowe, które będą kontynuować swoje życie w następnym pokoleniu. W ten sposób jest praktycznie nieśmiertelna. Te nieśmiertelne komórki zwane komórkami. Jednak w miarę dzielenia “okno możliwości” komórek zarodka zwęża się. Większość z nich w końcu rozwijają (zróżnicowane) w jednej z tkanek organizmu, której przeznaczeniem jest umrzeć razem ze swoim panem. Niewielka część komórek, jednak utrzymują się na zapas, aby w razie potrzeby uzupełnić niedobór w tej lub innej tkaniny. Nazywa się je плюрипотентными, przy czym u tej właściwości jest kilka odcieni, w zależności od tego, jakie możliwości różnicowania przechowywane przez komórki.

W 2006 roku japoński naukowiec Синъя Yamanaka udało się odwrócić proces: przekształcić komórki tkanki w “indukowane komórki macierzyste”, czyli przywrócić im плюрипотентность. W 2012 roku otrzymał za to odkrycie nagrodę Nobla. Z komórkami macierzystymi wiążą duże nadzieje w zakresie przedłużenia ludzkiego życia, spowalnia procesy starzenia się i walki z zwyrodnieniowych.

Komórki płodu, podjęte na wczesnym etapie, można uprawiać kilka pokoleń tak, że zachowują one swoje “komórki macierzyste” właściwości, czyli плюрипотентность. Jednak w miarę wzrostu komórki takie dochodzą do fazy różnicowania, czyli tracą wszystkie możliwości, jedynym wyjątkiem: nieodwracalnie zmieniają się w tę lub inną tkaninę. Aby przedłużyć u kultury komórek плюрипотентный status, badacze dodają do niej pewne białkowe czynniki, zapierające komórkę w stanie “wszystko jest możliwe”.

To właśnie ten eksperymentalny system używali стэнфордские biolodzy, aby zbadać właściwości pszczelego ройалактина. Dodawali pszczeli białko do hodowli komórek macierzystych myszy. Działanie jego było bardzo widoczny: kultura mysich komórek nadal dzielić, ale nie zamienia się w tkankę. Innymi słowy, dzieje się dokładnie to, co zwykle obserwuje się po dodaniu czynników, obsługujących плюрипотентность.

Przeznaczenie otwarcia

Obserwacja ta jest bardzo zaskoczyło naukowców. Rzecz w tym, że zazwyczaj czynniki плюрипотентности — białka regulatorowe tego samego organizmu, na których komórki działają, co nie jest zaskakujące. A ройалактин, według wszystkich istniejących danych, — białko specyficzne dla pszczół. U ssaków, w tym myszy i ludzi, nic takiego nie ma. Niezależna ewolucja полудюймовой nakrętki i накидного klucza do niej — wydarzenie bardzo nieprawdopodobnego. Tymczasem, ройалактин wyraźnie zachował swoją регуляторную władzę daleko poza klasy owadów — na przykład, przedłużyć w półtora razy życie glisty, nie mówiąc już o spornej skuteczności ludzkich szamponów i kremów z dodatkiem mleczka pszczelego. Dlatego naukowcy postanowili jeszcze raz sprawdzić oryginalny postulat: czy u ssaków, w tym człowieka, nie ma nic podobnego do pszczeli ройалактин?

Dane odszyfrowania genomów pozwalają przewidzieć sekwencji aminokwasów we wszystkich białkach organizmu, i żadnego podobieństwa z ройалактином nie znaleziono. Jednak amino sekwencje można odzyskać i struktury wyższego strukturę białka — tę przestrzenną postać, w którą będzie gotowy łańcuch białka w komórce. I tu okazało się, że genom ssaków naprawdę koduje coś, które zwijają się w bardzo podobnej konfiguracji. To coś było znaleźć w ludzkim genomu pod wyrazu nazwą NHLRC3. Okazało się, że u myszy podobny białko pojawia się na wczesnym etapie rozwoju zarodka — dokładnie w chwili, kiedy musimy działać czynniki przesądzające komórek losu, takie jak ройалактин. Naukowcy zaproponowali (i potwierdzone doświadczalnie) mechanizm, za pomocą którego białko mógłby wywierać swoje działanie: jest w stanie zmienić strukturę chromatyny, czyli układanie chromosomy, od której zależy włączenie tych lub innych genów.

Odkrycie jest o tyle istotne, że ludzkie białko NHLRC3 teraz otrzymał nową, należne im imię Regina, przypominające o strukturze plastra царицах. Z punktu widzenia fundamentalnej nauki to imponujący wynik: otwarty zupełnie nowy, nieznany wcześniej regulacyjny drogę, dyrektor losem macierzystych komórek ssaków, w tym człowieka.

Autorzy pracy, jednak widzą jeszcze jeden ważny aspekt swojego odkrycia. “Połączyliśmy coś mityczny z czymś realnym”, — mówi kierownik pracy profesor Calvin Van. Pomimo obfitości ludowych legend o leczniczych właściwościach produktów pszczelich, ich fizjologiczne działanie było zupełnie nie zbadany. Pojęcie użyteczności mleczko pszczele zajmowało pozycję między niekonwencjonalnej medycyny i czysta szarlataneria. Mleczko pszczele używane przez producentów suplementów diety i kosmetyków (głównie dla wzmianki na etykiecie) w produktach, które nie wymagają badań klinicznych lub zgody organów regulacyjnych. Otwieranie стэнфордских biologów daje perspektywy wykorzystania ройалактина i jego odpowiedników w farmakologii i oficjalnej medycynie. Według profesora Van, on i jego grupa zamierza przejść do szczegółowego badania działania białka Regina na komórki ssaków, w tym jego potencjalny wpływ na gojenie się ran i regenerację tkanek.