Vydáno: 2023 | Poslední revize: květen 2026
Buňky HeLa: revoluce ve výzkumu
Od svého objevu v roce 1951 jsou buňky HeLa, kmen nesmrtelných buněk pojmenovaný po Henriettě Lacksové, široce využívány ve vědeckém výzkumu. Henriettě Lacksové, 31leté afroamerické matce pěti dětí, byla v roce jejího úmrtí diagnostikována rakovina děložního čípku. George Otto Gey, ředitel Laboratoře tkáňových kultur v nemocnici Johns Hopkins, odebral a namnožil její buňky karcinomu děložního čípku, které se ukázaly jako mimořádně odolné a plodné, což umožnilo jejich široké využití ve vědeckém výzkumu. Na rozdíl od jiných lidských buněk bylo možné buňky HeLa udržovat a množit in vitro, což představovalo značný pokrok v lékařském výzkumu.
- Růstové médium
Viz stránka produktu - Doba zdvojnásobení
Viz stránka produktu - Typ růstu
Adherentní - Úroveň biologické bezpečnosti
BSL-1 - K dispozici u
Cytion — Objednat HeLa
Historie a časová osa buněk HeLa
Henrietta Lacks, černošská pěstitelka tabáku, byla v roce 1951 převezena do nemocnice Johns Hopkins Hospital kvůli abnormálnímu vaginálnímu krvácení a později podstoupila léčbu rakoviny děložního čípku. Její první terapie spočívala v odebrání vzorků tkáně z děložního čípku bez jejího souhlasu. Biopsie děložního čípku poskytla vzorky tkáně pro klinické vyšetření George Otto Geye, které byly studovány v laboratoři pro tkáňové kultury. Na rozdíl od dřívějších vzorků si Geyův laboratorní asistent všiml, že se buňky zdvojnásobují každých 20–24 hodin a rychle se množí. Gey rozmnožil buňky rakoviny děložního čípku těsně před Lacksovou smrtí a byly to první životaschopné lidské buněčné linie in vitro. Buňky byly pojmenovány podle prvních dvou písmen křestního jména a příjmení Henrietty Lacksové a byly poskytnuty každému vědci, který o ně požádal za účelem pokroku ve výzkumu.
I když byly buňky odebrány bez souhlasu Lacksové nebo její rodiny, v té době nebyl souhlas nutný ani běžně vyžadován. Neexistovala povinnost varovat pacienty nebo jejich rodinné příslušníky, že vyřazené nebo chirurgicky získané materiály jsou majetkem lékaře nebo zdravotnického zařízení. V 70. letech 20. století unikla na veřejnost skutečná identita Henrietty a rodina Lacksových byla požádána o vzorky DNA, které měly pomoci při identifikaci kontaminovaných buněčných linií. Buněčná linie HeLa pochází ze vzorku tkáně děložního čípku Lacksové a byla v buněčné kultuře namnožena do takové míry, že daleko přesahuje celkový počet buněk v jejím těle. Existuje několik kmenů buněk HeLa, které v buněčných kulturách nadále mutují, ale všechny jsou potomky nádorových buněk odebraných Lacksové.
Náprava historických křivd
Příběh Henrietty Lacksové a odvození buněk HeLa bez jejího vědomí nebo souhlasu vyvolal diskusi o etice lékařských výzkumných postupů a ochraně individuálních práv, zejména pokud jde o použití lidských biologických materiálů ve vědě. Henrietta Lacks se nevědomky stala zdrojem první nesmrtelné lidské buněčné linie, která od té doby vedla k nesčetným vědeckým průlomům. Uvědomění si tohoto etického pochybení urychlilo posun směrem k přísnějším procesům získávání souhlasu a zvýšilo povědomí o morálních povinnostech výzkumníků. Tento případ nejen zdůraznil potřebu reformy výzkumných postupů, ale také vyvolal širší diskusi o spravedlnosti, respektu a uznání v lékařském výzkumu, což vedlo k úsilí o nápravu minulých křivd a zajištění toho, aby byli přispěvatelé k vědeckému pokroku uznáni a zacházeno s nimi s důstojností.
Thermo Fisher a buňky HeLa
Žaloba proti biotechnologické společnosti Thermo Fisher Scientific týkající se buněk HeLa vycházela z hlubší etické a právní debaty o komercializaci biologických materiálů získaných od jednotlivců bez jejich souhlasu. Případ se točil kolem buněčné linie HeLa, která vedla k významným vědeckým průlomům, včetně vývoje vakcíny proti obrně a pokroku v léčbě rakoviny.
Žaloba poukázala na několik etických otázek: práva jednotlivců a jejich rodin na jejich biologický materiál, historický kontext odběru vzorků od marginalizovaných osob bez jejich souhlasu a odpovědnost společností, které z takového materiálu těží. Případ proti společnosti Thermo Fisher Scientific zdůraznil potřebu jasnějších zásad a etických standardů týkajících se používání lidských biologických materiálů ve výzkumu a obchodu, které zajistí respektování práv jednotlivců a spravedlivé sdílení přínosů vyplývajících z vědeckých objevů.
Podrobný rozbor původu, soudních sporů a řešení týkajících se buněk HeLa najdete v našem článku „Buňky HeLa: historie, soudní spor a dohody “.
Fascinující vlastnosti buněk HeLa
Buňky HeLa se snadno kultivují a rychle se množí a jsou také známé svou vysokou náchylností k virovým infekcím. Jsou obzvláště náchylné k lidskému adenoviru 3, viru encefalomyokarditidy a polioviru 1, 2 a 3. Díky této vlastnosti jsou buňky HeLa nezbytné pro studium replikace, sestavování a patogeneze těchto virů a pro vývoj nových antivirových strategií. Kromě toho se buňky HeLa široce používají jako hostitelé pro transfekci při studiu funkce a regulace genů, produkci rekombinantních proteinů a genové terapii.
- I ve srovnání s rakovinnými buňkami mají buňky HeLa abnormálně vysokou míru buněčné proliferace a neomezenou délku života, což z nich činí vynikající materiál pro vědecký výzkum.
- Buňky HeLa mají aktivní formu telomerázy, což umožňuje neomezené buněčné dělení a nesmrtelnost.
- Buňky HeLa překonávají Hayflickův limit, což je maximální počet buněčných dělení, kterým mohou většina normálních buněk projít, než zestárnou.
- Buňky HeLa mají hypertriploidní počet chromozomů (3n+). Průměrný počet chromozomů v buňkách HeLa je 82, ale může se pohybovat v rozmezí od 70 do 164 (namísto standardního diploidního počtu 46). Tyto chromozomy se označují jako „chromozomy charakteristické pro HeLa“. Buňky HeLa mají komplexní karyotyp charakterizovaný vysokým stupněm aneuploidie a strukturálních přestaveb. Buňky HeLa mají v 98 % případů malý telocentrický chromozom a 100% aneuploidii u 1385 zkoumaných buněk. Tyto chromozomální abnormality hrají zásadní roli v rychlém růstu a nesmrtelnosti buněk HeLa a jsou také spojovány s rakovinou děložního čípku.
- V důsledku horizontálního přenosu genů z lidského papilomaviru 18 (HPV18) do lidských buněk děložního čípku mají buňky HeLa odlišný genom než Henrietta Lacksová.
Struktura buněk HeLa
Buňky HeLa mají průměr 10–20 µm, v závislosti na kultivačních podmínkách. Většina savčích buněk má průměr mezi 10 a 100 µm. Jedny z nejmenších lidských buněk, červené krvinky, mají průměr asi 8 µm. Na druhé straně mohou být buňky svalových vláken a neurony extrémně dlouhé.
Pokroky ve výzkumu díky buňkám HeLa
Buňky HeLa stály u zrodu významných pokroků ve výzkumu, včetně objevů v genetice, virologii a vývoji léčiv. Buněčná linie HeLa byla použita ke studiu rakoviny, AIDS, účinků radiace a toxinů, mapování genů a nesčetných dalších vědeckých projektů. O výzkumu HeLa bylo publikováno více než 60 000 vědeckých článků a jejich počet se každý měsíc zvyšuje o více než 300.
Vymýcení dětské obrny
V 50. letech 20. století Jonas Salk otestoval první vakcínu proti dětské obrně s využitím buněk HeLa. Tyto buňky byly náchylné k infekci poliomyelitidou, což vedlo k odumření infikovaných buněk. V důsledku toho byly buňky HeLa velmi žádané pro testování vakcín proti dětské obrně, protože výsledky byly snadno dostupné.
Virologie
Buňky HeLa byly infikovány četnými viry, včetně HIV, Zika, herpesu a příušnic, za účelem testování a vývoje nových vakcín a léků. Dr. Richard Axel objevil, že buňky HeLa lze infikovat virem HIV přidáním proteinu CD4, aby bylo možné virus studovat. Buňky HeLa byly použity k výzkumu exprese papilomaviru E2 a apoptózy a hrály také zásadní roli při vývoji vakcín proti lidskému papilomaviru (HPV).
Rakovina
Buňky HeLa byly použity pro četné studie rakoviny, včetně pohlavních steroidních hormonů, jako je estradiol, estrogen a estrogenové receptory, a estrogenových sloučenin, jako je kvercetin a jeho vlastnosti zabraňující rakovině. Buňky HeLa byly také použity ke studiu účinků flavonoidů a antioxidantů s estradiolem na proliferaci rakovinných buněk.
Mezi další pozoruhodné aplikace patří
- Léčba rakoviny: Buňky HeLa byly klíčové při vývoji léků proti rakovině, jako je kamptothecin, lék schválený FDA pro léčbu rakoviny vaječníků, plic a děložního čípku.
- Thalidomid a mnohočetný myelom: Buňky HeLa byly použity k ilustraci toho, jak lék thalidomid, který byl původně používán proti ranním nevolnostem, může způsobit vrozené vady, což vedlo k jeho použití při léčbě mnohočetného myelomu.
- Porozumění HIV a AIDS: Odhalení, že HIV má potíže s infikováním buněk HeLa, zlepšilo porozumění vědců tomuto viru a otevřelo dveře pro vývoj léků na HIV a AIDS.
- Stárnutí buněk: Buňky HeLa umožnily výzkumníkům prozkoumat biologii stárnutí a nemoci, které způsobují předčasné stárnutí, což vedlo k objevu regenerovatelných chromozomů, které zabraňují buněčné degeneraci a poškození v průběhu času.
- Poruchy krve: Buňky HeLa byly použity k vyhodnocení účinnosti hydroxyurey proti různým zhoubným onemocněním krve a anémii; hydroxyurea se nyní používá k léčbě srpkovité anémie a zhoubných onemocnění bílých krvinek.
- Rentgenové záření: V roce 1956 vědci využili buňky HeLa k výzkumu účinků rentgenového záření na živé organismy, čímž získali lepší pochopení rizik vysokých a opakovaných dávek záření z lékařských rentgenů.
- Inovativní objevy: Buňky HeLa hrály klíčovou roli v několika významných objevech v biologii, které vedly k pokroku v léčbě rakoviny, poznání HIV/AIDS a dalším oblastem.
- Stárnutí buněk: Vědci využívající buňky HeLa byli oceněni Nobelovou cenou za své objevy týkající se stárnutí buněk a prevence buněčné degenerace a poškození v průběhu času.
Seznamte se s buňkami HeLa a jejich deriváty
Co jsou potenciálně imortalizované buňky?
Nesmrtelné buněčné linie jsou buňky, které byly upraveny tak, aby se neustále dělily a mohly být pěstovány po dlouhou dobu. Pocházejí ze zdrojů s chromozomálními abnormalitami nebo mutacemi a mohou být odvozeny z nádorů. Aby pokračoval růst, vědci rozdělí část buněk do nových buněčných kultivačních nádob a rozmnoží je pro další experimenty.
Buňky HeLa, stejně jako jiné buněčné linie, jsou považovány za „nesmrtelné“, protože se mohou v buněčných kultivačních lahvích dělit donekonečna, pokud jsou zachovány základní podmínky pro přežití buněk (tj. jsou udržovány a ošetřovány ve vhodném prostředí). Existuje mnoho kmenů buněk HeLa, protože se v buněčných kulturách neustále mutují, ale všechny pocházejí ze stejných nádorových buněk Lacksové. Počet buněk HeLa rozmnožených v buněčných kulturách daleko převyšuje počet buněk nalezených v těle Henrietty Lacksové.
Výroba buněk HeLa, kontrola kvality a skladovatelnost
Buňky HeLa lze kultivovat a sklízet pomocí standardních metod buněčné kultury při konfluenci kolem 80–90 %. Manipulace s buňkami je relativně jednoduchá a lze je kultivovat v různých podmínkách.
Jak rozmrazit zmrazené buňky HeLa
- Vložte kryovialku do antibakteriální vodní lázně o teplotě 37 °C s čistou vodou.
- Rychle rozmrazujte po dobu 40 až 60 sekund. Zkumavku vyjměte a přeneste do sterilní proudové komory.
- Zkumavku otřete 70% alkoholem a buněčnou suspenzi přeneste do 15ml odstředivkové zkumavky obsahující 8 ml kultivačního média.
- Buňky rekonstituujte, odstřeďte při 300 x g po dobu tří minut a supernatant zlikvidujte (případně zřeďte médiem a 24 hodin později odstraňte mrazicí médium, pokud neodstřeďujete ihned).
- Přeneste buňky suspendované v 10 ml nového kultivačního média do dvou buněčných kultivačních lahví T25.
Subkultivace buněk HeLa
- Odstraňte staré médium z buněčné kultivační baňky.
- Opláchněte adhezivní buňky pomocí PBS bez vápníku a hořčíku. Použijte 3–5 ml PBS pro T25 a 5–10 ml pro T75 buněčné kultivační lahve.
- Do buněčné kultivační baňky přidejte Accutase. Použijte 1–2 ml na baňku T25 a 2,5 ml na baňku T75. Ujistěte se, že je buněčný vrstva zcela pokryta.
- Inkubujte buněčnou kultivační baňku při pokojové teplotě po dobu 8–10 minut.
- Buňky opatrně resuspendujte v médiu. Přidejte 10 ml média a jemně pipetujte nahoru a dolů, aby se rozbily buněčné agregáty.
- Centrifugujte buněčnou suspenzi po dobu 3 minut při 300 x g.
- Buňky resuspendujte v čerstvém médiu.
- Rozdejte resuspendované buňky do nových buněčných kultivačních lahví, které obsahují čerstvé médium.
- Buňky uložte do tekutého dusíku pro dlouhodobé skladování.
Dodržováním těchto kroků můžete provést subkultivaci buněk a udržet zdravou buněčnou kulturu pro budoucí experimenty.