Публикувано: 2023 г. | Последно актуализирано: май 2026 г.
Клетките HeLa: революция в научните изследвания
От откриването им през 1951 г. клетките HeLa, щам от безсмъртни клетки, кръстен на Хенриета Лакс, се използват широко в научните изследвания. Хенриета Лакс, 31-годишна афроамериканка, майка на пет деца, е диагностицирана с рак на шийката на матката в същата година, в която умира. Джордж Ото Гей, директор на Лабораторията за тъканни култури в болницата „Джонс Хопкинс“, събра и размножи клетките от карцинома на шийката на матката ѝ, които се оказаха изключително устойчиви и плодови, което позволи широкото им приложение в научните изследвания. За разлика от други човешки клетки, HeLa клетките можеха да се поддържат и размножават in vitro, което представляваше значителен напредък в медицинските изследвания.
- Среда за растеж
Вижте страницата на продукта - Време за удвояване
Вижте страницата на продукта - Тип растеж
Прилепващ - Ниво на биологична безопасност
BSL-1 - Наличен от
Cytion — Поръчайте HeLa
Историята и хронологията на клетките HeLa
Хенриета Лакс, чернокожа тютюнопроизводителка, е била приета в болницата „Джонс Хопкинс“ през 1951 г. поради необичайно вагинално кървене и по-късно е получила лечение за рак на шийката на матката. Първата ѝ терапия се е състояла в вземане на тъканни проби от шийката на матката ѝ без нейното съгласие. Биопсията на шийката на матката достави проби от тъкан за клинично изследване от Джордж Ото Гей, които бяха проучени в лабораторията за тъканни култури. За разлика от по-ранните проби, лабораторният асистент на Гей отбеляза, че клетките се удвояват на всеки 20–24 часа и се разрастват бързо. Гей размножи клетките от рака на шийката на матката точно преди смъртта на Лакс и те се превърнаха в първата жизнеспособна човешка клетъчна линия in vitro. Клетките бяха кръстени на първите две букви от името и фамилията на Хенриета Лакс и бяха предоставени на всеки учен, който ги поиска, за да напредне в изследванията си.
Въпреки че клетките бяха събрани без разрешението на Лакс или нейното семейство, по това време разрешението не беше нито необходимо, нито често изисквано. Нямало задължение да се предупреждават пациентите или членовете на техните семейства, че изхвърлените или получените хирургично материали са собственост на лекаря или на медицинското заведение. През 70-те години на миналия век изтичане на информация в общественото пространство разкри истинското име на Хенриета и от семейство Лакс бяха поискани ДНК проби, за да се подпомогне идентифицирането на заразени клетъчни линии. Клетъчната линия HeLa произхожда от проба от шийната тъкан на Лакс и е била размножена в клетъчна култура до степен, която значително надвишава общия брой клетки в тялото ѝ. Съществуват няколко щама HeLa клетки, тъй като те продължават да мутират в клетъчните култури, но всички те са потомци на туморните клетки, извлечени от Лакс.
Поправяне на историческите несправедливости
Историята около Хенриета Лакс и получаването на HeLa клетки без нейното знание или съгласие предизвика дискусия относно етиката на медицинските изследователски практики и защитата на индивидуалните права, особено по отношение на използването на човешки биологични материали в науката. Хенриета Лакс без да знае се превърна в източник на първата безсмъртна човешка клетъчна линия, която оттогава е довела до безброй научни открития. Осъзнаването на това етично нарушение е катализирало преминаване към по-стриктни процедури за даване на съгласие и повишено съзнание за моралните задължения на изследователите. Този случай не само подчерта необходимостта от реформа в изследователските практики, но и предизвика по-широка дискусия за справедливостта, уважението и признанието в медицинските изследвания, което доведе до усилия за поправяне на минали несправедливости и гарантиране, че приносителите към научния напредък бъдат признати и третирани с достойнство.
Thermo Fisher и HeLa клетки
Делото срещу биотехнологичната компания Thermo Fisher Scientific, свързано с HeLa клетките, се корени в по-дълбок етичен и правен дебат относно комерсиализацията на биологични материали, получени от лица без тяхното съгласие. Случаят се фокусира върху клетъчната линия HeLa, която доведе до значителни научни пробиви, включително разработването на ваксината срещу полиомиелит и напредъка в лечението на рака.
Делото извади на преден план няколко етични съображения: правата на лицата и техните семейства върху техните биологични материали, историческият контекст на вземането на проби от маргинализирани лица без съгласие и отговорностите на компаниите, които се възползват от такива материали. Делото срещу Thermo Fisher Scientific подчерта необходимостта от по-ясни политики и етични стандарти относно използването на човешки биологични материали в научните изследвания и търговията, като се гарантира зачитането на правата на лицата и справедливото разпределение на ползите, произтичащи от научните открития.
За подробно проучване на произхода, правните битки и решенията, свързани с HeLa клетките, прочетете нашата статия „HeLa клетки: история, съдебен процес и споразумения “.
Интересни характеристики на HeLa клетките
Клетките HeLa се култивират лесно и се размножават бързо, а също така са известни с високата си податливост към вирусни инфекции. Те са особено податливи на човешки аденовирус 3, енцефаломиокардитния вирус и полиовируси 1, 2 и 3. Тази характеристика прави HeLa клетките незаменими за изучаване на репликацията, сглобяването и патогенезата на тези вируси, както и за разработване на нови антивирусни стратегии. Освен това, HeLa клетките се използват широко като трансфекционни гостоприемници за изучаване на генната функция и регулация, производство на рекомбинантни протеини и генна терапия.
- Дори за раковите клетки, HeLa клетките имат необичайно висока степен на клетъчна пролиферация и неограничен живот, което ги прави отлични за научни изследвания.
- Клетките HeLa притежават активна форма на теломераза, което позволява безгранично клетъчно деление и безсмъртие.
- Клетките HeLa преодоляват границата на Хейфлик – максималният брой клетъчни деления, които повечето нормални клетки могат да претърпят, преди да станат стареещи.
- HeLa клетките имат хипертриплоиден хромозомен брой (3n+). Средният брой хромозоми в HeLa клетките е 82, но може да варира от 70 до 164 (вместо стандартния диплоиден брой от 46). Тези хромозоми се наричат „характерни хромозоми на HeLa“. Клетките HeLa имат сложен кариотип, характеризиращ се с висока степен на анеуплоидия и структурни прегрупирания. Клетките HeLa имат малък телоцентричен хромозом в 98% от клетките и 100% анеуплоидия в 1385 изследвани клетки. Тези хромозомни аномалии играят съществена роля в бързия темп на растеж и безсмъртието на клетките HeLa и са свързани също с рак на шийката на матката.
- Поради хоризонтален генен трансфер от човешки папиломен вирус 18 (HPV18) към човешки шийни клетки, HeLa клетките имат геном, различен от този на Хенриета Лакс.
Структура на HeLa клетките
Клетките HeLa имат диаметър от 10 до 20 µm, в зависимост от условията на култивиране. Повечето клетки на бозайници имат диаметър между 10 и 100 µm. Едни от най-малките човешки клетки, червените кръвни клетки, имат диаметър от около 8 µm. От друга страна, мускулните влакна и невроните могат да бъдат изключително дълги.
Напредък в научните изследвания благодарение на HeLa
Клетките HeLa са в основата на значителни научни постижения, включително открития в генетиката, вирусологията и разработването на терапевтични средства. Клетъчната линия HeLa е използвана за изследване на рака, СПИН, ефектите от радиацията и токсините, картиране на гени и безброй други научни начинания. Публикувани са над 60 000 научни статии за изследванията с HeLa, като броят им се увеличава с повече от 300 на месец.
Ликвидиране на полиомиелита
През 50-те години на миналия век Джонас Солк тества първата ваксина срещу полиомиелит, използвайки HeLa клетки. Тези клетки бяха податливи на инфекция с полиомиелит, което водеше до смъртта на заразените клетки. В резултат на това HeLa клетките бяха много търсени за тестване на ваксини срещу полиомиелит, тъй като резултатите бяха лесно достъпни.
Вирусология
Клетките HeLa са били заразени с множество вируси, включително HIV, Зика, херпес и паротит, за да се тестват и разработват нови ваксини и лекарства. Д-р Ричард Аксел откри, че HeLa клетките могат да бъдат заразени с HIV чрез добавяне на протеина CD4, така че вирусът да може да бъде изследван. HeLa клетките са били използвани за изследване на експресията на папиломавируса E2 и апоптозата, а също така са изиграли съществена роля в разработването на ваксини срещу човешкия папиломавирус (HPV).
Рак
Клетките HeLa са били използвани за многобройни проучвания на рака, включително на половите стероидни хормони като естрадиол, естроген и естрогенни рецептори, както и на естрогенподобни съединения като кверцетин и неговите свойства за превенция на рака. Клетките HeLa са били използвани и за изучаване на ефектите на флавоноидите и антиоксидантите с естрадиол върху пролиферацията на раковите клетки.
Други заслужаващи внимание приложения включват
- Лечение на рак: Клетките HeLa са били от решаващо значение за създаването на лекарства срещу рак, като камптотецин – одобрен от FDA фармацевтичен продукт за лечение на рак на яйчниците, белия дроб и шийката на матката.
- Талидомид и множествена миелома: Клетките HeLa бяха използвани, за да се илюстрира как лекарството талидомид, което първоначално се използваше за сутрешно гадене, може да причини вродени увреждания, което доведе до използването му при лечението на множествена миелома.
- Разбиране на ХИВ и СПИН: Откритието, че ХИВ има затруднения при заразяването на HeLa клетки, подобри разбирането на изследователите за вируса, отваряйки вратата за разработването на лекарства за ХИВ и СПИН.
- Клетъчно стареене: Клетките HeLa позволиха на изследователите да проучат биологията на стареенето и заболяванията, които причиняват преждевременно стареене, което доведе до откриването на регенериращи хромозоми, които предотвратяват клетъчната дегенерация и увреждане с течение на времето.
- Кръвни заболявания: Клетките HeLa бяха използвани за оценка на ефективността на хидроксиуреа срещу различни злокачествени заболявания на кръвта и анемия; хидроксиуреа се използва днес за лечение на сърповидно-клетъчна анемия и злокачествени заболявания на белите кръвни клетки.
- Рентгенови лъчи: През 1956 г. учените използваха HeLa клетки, за да изследват ефектите на рентгеновото лъчение върху живи организми, като по този начин придобиха по-добро разбиране за опасностите от високи и повтарящи се дози радиация от медицински рентгенови лъчи.
- Иновативни открития: Клетките HeLa са изиграли решаваща роля в няколко значими открития в биологията, което е довело до напредък в лекарствата за рак, познанията за ХИВ/СПИН и др.
- Клетъчно стареене: Изследователи, използващи HeLa клетки, са наградени с Нобелова награда за своите открития относно клетъчното стареене и предотвратяването на клетъчната дегенерация и увреждане с течение на времето.
Запознайте се с клетките HeLa и техните производни
Какво представляват потенциално безсмъртните клетки?
Безсмъртните клетъчни линии са клетки, които са били модифицирани така, че да се делят непрекъснато и да могат да се отглеждат в продължение на дълги периоди. Те произхождат от източници с хромозомни аномалии или мутации и могат да бъдат получени от тумори. За да продължат растежа, учените разделят част от клетките в нови съдове за клетъчна култура и ги размножават за по-нататъшни експерименти.
Клетките HeLa, подобно на други клетъчни линии, се считат за „безсмъртни“, защото могат да се делят безкрайно в съдове за клетъчна култура, стига да се поддържат основните условия за оцеляване на клетките (т.е. да се поддържат и грижат за тях в подходяща среда). Съществуват многобройни щамове HeLa клетки, тъй като те продължават да мутират в клетъчните култури, но всички те произхождат от едни и същи туморни клетки на Лакс. Броят на HeLa клетките, размножени в клетъчни култури, далеч надвишава този, открит в тялото на Хенриета Лакс.
Производство, контрол на качеството и срок на годност на HeLa клетки
HeLa клетките могат да се култивират и събират, като се използват стандартни методи за клетъчна култура при около 80–90% конфлуентност. Клетките са относително лесни за манипулиране и могат да се култивират в различни условия.
Как да размразите замразени HeLa клетки
- Поставете криовиала в антибактериална водна баня с чиста вода при 37 °C.
- Размразете бързо за 40 до 60 секунди. Флаконът трябва да бъде изваден и прехвърлен в стерилен бокс с въздушен поток.
- Избършете епруветката с 70% алкохол и прехвърлете клетъчната суспензия в 15 мл центрофужна епруветка, съдържаща 8 мл културална среда.
- Реконституирайте клетките, центрофугирайте при 300 x g в продължение на три минути и изхвърлете супернатантата (алтернативно, разредете със среда и отстранете замразяващата среда 24 часа по-късно, ако не центрофугирате веднага).
- Прехвърлете клетките, суспендирани в 10 мл нова културална среда, в две колби за клетъчна култура T25.
Субкултивиране на HeLa клетки
- Отстранете старата среда от колбата за клетъчна култура.
- Изплакнете прилепналите клетки с PBS без калций и магнезий. Използвайте 3-5 мл PBS за T25 и 5-10 мл за T75 колби за клетъчна култура.
- Добавете Accutase в колбата за клетъчна култура. Използвайте 1-2 мл за T25 и 2,5 мл за T75 колби за клетъчна култура. Уверете се, че клетъчният слой е напълно покрит.
- Инкубирайте колбата за клетъчна култура при стайна температура в продължение на 8-10 минути.
- Внимателно ресуспендирайте клетките с средата. Добавете 10 мл среда и леко пипетирайте нагоре и надолу, за да разбиете клетъчните агрегати.
- Центрофугирайте клетъчната суспензия за 3 минути при 300 x g.
- Ресуспендирайте клетките в свежа среда.
- Разпределете ресуспендираните клетки в нови колби за клетъчна култура, съдържащи свежа среда.
- Съхранявайте клетките в течен азот за дългосрочно съхранение.
Следвайки тези стъпки, можете да субкултивирате клетките и да поддържате здрава клетъчна култура за бъдещи експерименти.