Honingbijen kunnen het geheim van stamceljongeren bewaren
Koninginnengelei is een geleiachtige substantie die honingbijen produceren om hun jongen te voeden. Dit intrigerende voedsel bevat ook de mysterieuze kracht om sommige honingbijlarven te helpen uitgroeien tot nieuwe bijenkoningin. Sommige mensen geloven dat koninginnengelei de fontein van de jeugd kan ontgrendelen. Is daar enige waarheid in?
In de complexe hiërarchie van de bijenkorf is de bijenkoningin de heilige matriarch die de kolonie levend en georganiseerd houdt.
De bijenkoningin legt de eieren waaruit de larven zullen uitkomen. Deze larven worden later ofwel de nieuwe werksters, dat zijn de vrouwelijke bijen die al het werk rondom de korf doen, of de drones, de mannelijke bijen wiens taak het is om met de koningin te paren.
Als een bijenkoningin sterft, moet de kolonie ervoor zorgen dat een nieuwe haar plaats inneemt.
Om een nieuwe bijenkoningin te produceren, selecteren werkbijen de meest geschikte larven en voeren ze koninginnengelei. Hierdoor kan een van hen zich ontwikkelen tot het gezonde, sterke en extreem vruchtbare volwassen vrouwtje dat dan de nieuwe bijenkoningin wordt.
Koninginnengelei bevat water, eiwitten en suikers, maar hoe het sommige larven precies stimuleert om uit te groeien tot koninginnen in plaats van werkbijen, is onduidelijk gebleven.
Toch, vanwege zijn schijnbaar "magische" eigenschappen, beschouwen veel mensen deze stof als een wonderbaarlijk ingrediënt dat de gezondheid kan stimuleren en de jeugd kan helpen behouden.
In een nieuwe studie van de Stanford University School of Medicine in Californië heeft een team van onderzoekers besloten te onderzoeken hoe en waarom koninginnengelei gunstig kan zijn. Ze hebben gekeken naar het effect ervan op een van de meest veelbelovende doelen van klinisch onderzoek, namelijk stamcellen van zoogdieren. Deze ongedifferentieerde cellen kunnen in elke gespecialiseerde cel veranderen en elke functie vervullen.
“In de folklore is koninginnengelei een soort supermedicijn, vooral in Azië en Europa, maar de DNA-sequentie van royalactine, het actieve bestanddeel van de gelei, is uniek voor honingbijen. Nu hebben we een structureel vergelijkbaar zoogdiereiwit geïdentificeerd dat de pluripotentie van stamcellen kan behouden ”, legt senior auteur Dr. Kevin Wang uit.
De onderzoekers vertellen het verhaal van hun huidige bevindingen in het tijdschrift Nature Communications.
Het ‘magische’ ingrediënt van koninginnengelei
"Ik ben altijd geïnteresseerd geweest in de controle van de celgrootte, en de honingbij is een fantastisch model om dit te bestuderen", zegt dr. Wang. “Deze larven beginnen allemaal hetzelfde op dag nul, maar eindigen met dramatische en blijvende verschillen in grootte. Hoe gebeurde dit?"
In deze studie hebben Dr. Wang en zijn team het eiwit royalactin aangescherpt dat aanwezig is in koninginnengelei. Ze geloofden dat dit eiwit in hoge mate verantwoordelijk zou kunnen zijn voor het stimuleren van de indrukwekkende celgroei in de larven die de werkbijen selecteren om koninginnen te worden.
Om de effecten ervan te bestuderen, besloten de onderzoekers royalactin toe te passen op embryonale stamcellen, of ongedifferentieerde cellen, die ze van muizen hadden verzameld.
"Om koninginnengelei een effect te hebben op de ontwikkeling van koningin, moet het werken op vroege voorlopercellen in de bijenlarven", merkt Dr. Wang op. "Dus hebben we besloten om te kijken welk effect het eventueel had op embryonale stamcellen", voegt hij eraan toe.
Embryonale stamcellen zijn de perfecte kandidaat voor klinisch onderzoek, aangezien ze het potentieel hebben om in elke gespecialiseerde cel te veranderen en elke rol te spelen. Dit potentieel wordt 'pluripotentie' genoemd.
Het vervangen van verouderde, beschadigde gespecialiseerde cellen door nieuwe die uit stamcellen zijn gegroeid, heeft in theorie het potentieel om een groot aantal ziekten aan te pakken. Daarom is het belangrijk dat onderzoekers toegang hebben tot gezonde, ‘jeugdige’ stamcellen die ze in hun ongedifferentieerde vorm in de laboratoria kunnen bewaren totdat ze ze nodig hebben.
Een eiwit genaamd ‘Regina’
Dr. Wang legt echter uit dat stamcellen onder laboratoriumomstandigheden snel differentiëren en onbruikbaar worden. Om hun pluripotentie intact te houden, moesten onderzoekers complexe remmers bedenken.
Toen ze royalactin aan embryonale stamcellen toevoegden, ontdekten de onderzoekers dat het hun pluripotentie langer behield - met name gedurende 20 generaties - zonder de noodzaak om de gebruikelijke remmers toe te dienen.
“Dit was onverwacht. Normaal gesproken worden deze embryonale stamcellen gekweekt in de aanwezigheid van een remmer die leukemie-remmer wordt genoemd en die voorkomt dat ze op ongepaste wijze differentiëren in kweek, maar we ontdekten dat royalactin differentiatie blokkeerde, zelfs bij afwezigheid van [leukemie-remmerfactor], ”merkt Dr. Wang op. .
Toch begrepen de onderzoekers deze reactie niet. Ze vonden dat de zoogdierstamcellen niet zo goed hadden moeten reageren op royalactin, aangezien zoogdieren dat eiwit niet produceren.
Ze vroegen zich vervolgens af of ze een door zoogdieren geproduceerd eiwit konden vinden dat zou kunnen passen bij de vorm van royalactin in plaats van de sequentie ervan en dat ook kan dienen om de cel "stamheid" in stand te houden.
En ja hoor, ze identificeerden een zoogdiereiwit genaamd NHLRC3, dat, zo dachten ze, een structuur zou kunnen hebben die dicht bij die van royalactin ligt en een soortgelijk doel zou kunnen dienen. NHLRC3, legt dr. Wang uit, komt voor in alle vroege dierlijke embryo's, inclusief die van mensen.
Toen de onderzoekers dit eiwit toepasten op embryonale stamcellen van muizen, ontdekten ze dat het, net als royalactin, hielp hun pluripotentie te behouden. Om deze reden besloot het team om dit eiwit "Regina" te noemen, wat "koningin" betekent in het Latijn.
"Het is fascinerend. Onze experimenten impliceren dat Regina een belangrijk molecuul is dat de pluripotentie en de productie van voorlopercellen regelt die aanleiding geven tot de weefsels van het embryo. We hebben iets mythisch met iets echts verbonden. "
Dr. Kevin Wang
In de toekomst zijn de onderzoekers van plan om erachter te komen of Regina wondgenezing en celregeneratie kan stimuleren. Ze willen ook kijken naar meer manieren om stamcellen "jeugdig" te houden in het laboratorium.
