HeLa-celler: Revolutionerende forskning
Siden de blev opdaget i 1951, har Hela-celler, en stamme af udødeliggjorte celler opkaldt efter Henrietta Lacks, været anvendt i vid udstrækning i videnskabelige undersøgelser. Henrietta Lacks, en 31-årig afroamerikansk mor til fem, blev diagnosticeret med livmoderhalskræft samme år, som hun døde. George Otto Gey, direktør for Tissue Culture Laboratory på Johns Hopkins Hospital, indsamlede og opformerede hendes livmoderhalskræftceller, som viste sig at være usædvanligt modstandsdygtige og produktive, hvilket muliggjorde en bred anvendelse af dem i videnskabelig forskning. I modsætning til andre humane celler kunne HeLa-celler vedligeholdes og opformeres in vitro, hvilket var et stort fremskridt inden for medicinsk forskning.
Hela-cellernes historie og tidslinje
Henrietta Lacks, en sort tobaksbonde, blev indlagt på Johns Hopkins Hospital i 1951 på grund af unormale vaginale blødninger og modtog senere behandling for livmoderhalskræft. Hendes første behandling bestod i at tage vævsprøver fra hendes livmoderhals uden hendes samtykke. Biopsien fra livmoderhalsen gav vævsprøver til George Otto Geys kliniske undersøgelse, som blev studeret i vævskulturlaboratoriet. I modsætning til tidligere prøver bemærkede Geys laboratorieassistent, at cellerne fordoblede sig hver 20.-24. time og voksede hurtigt. Gey opformerede livmoderhalskræftcellerne lige før Lacks' død, og de var den første levedygtige menneskelige in vitro-cellelinje. Cellerne blev opkaldt efter de to første bogstaver i Henrietta Lacks' for- og efternavn og blev givet til alle forskere, der bad om dem for at fremme forskningen.
Selv om cellerne blev indsamlet uden Lacks' eller hendes families tilladelse, var det hverken nødvendigt eller almindeligt at bede om tilladelse på det tidspunkt. Der var ingen pligt til at advare patienter eller deres familiemedlemmer om, at kasserede eller kirurgisk fremskaffede materialer var lægens eller den medicinske facilitets ejendom. I 1970'erne afslørede en offentlig lækage Henriettas egentlige navn, og Lacks-familien blev bedt om DNA-prøver for at hjælpe med at identificere kontaminerede cellelinjer. HeLa-cellelinjen stammer fra en prøve af Lacks' livmoderhalsvæv og er blevet opformeret i cellekultur i et omfang, der langt overstiger det samlede antal celler i hendes krop. Der findes flere stammer af HeLa-celler, som fortsætter med at mutere i cellekulturer, men de er alle efterkommere af de tumorceller, der blev udtaget fra Lacks.
Adressering af historisk uretfærdighed
Historien om Henrietta Lacks og fremstillingen af HeLa-celler uden hendes viden eller samtykke har sat gang i en diskussion om etikken i medicinsk forskningspraksis og beskyttelsen af individuelle rettigheder, især i forbindelse med brugen af menneskeligt biologisk materiale i videnskaben. Henrietta Lacks blev uvidende kilden til den første udødelige menneskelige cellelinje, som siden har ført til utallige videnskabelige gennembrud. Erkendelsen af denne etiske forseelse har katalyseret et skift i retning af mere stringente samtykkeprocesser og en øget bevidsthed om forskernes moralske forpligtelser. Denne sag har ikke kun understreget behovet for reformer i forskningspraksis, men også udløst en bredere samtale om retfærdighed, respekt og anerkendelse inden for medicinsk forskning, hvilket har ført til bestræbelser på at rette op på tidligere uretfærdigheder og sikre, at bidragydere til videnskabelige fremskridt anerkendes og behandles med værdighed.
Thermo Fisher og HeLa-celler
Retssagen mod biotekvirksomheden Thermo Fisher Scientific i forbindelse med HeLa-celler havde rødder i en dybere etisk og juridisk debat om kommercialisering af biologisk materiale, der stammer fra enkeltpersoner uden deres samtykke. Sagen drejede sig om HeLa-cellelinjen, som førte til betydelige videnskabelige gennembrud, herunder udviklingen af poliovaccinen og fremskridt inden for kræftbehandling.
Retssagen bragte flere etiske overvejelser frem i lyset: enkeltpersoners og deres familiers rettigheder over deres biologiske materiale, den historiske kontekst for at tage prøver fra marginaliserede personer uden samtykke og det ansvar, som virksomheder, der drager fordel af sådant materiale, har. Sagen mod Thermo Fisher Scientific understregede behovet for klarere politikker og etiske standarder for brugen af humant biologisk materiale i forskning og handel, der sikrer respekt for individers rettigheder og en retfærdig fordeling af de fordele, der opstår som følge af videnskabelige opdagelser.
For en detaljeret udforskning af HeLa-cellernes oprindelse, juridiske kampe og løsninger, se vores artikel "HeLaCells: Historie, retssag ogforlig."
Fascinerende egenskaber ved HeLa-celler
HeLa-celler er nemme at dyrke og formerer sig hurtigt, og de er også kendt for deres store modtagelighed over for virusinfektioner. De er især modtagelige for human adenovirus 3, encephalomyocarditisvirus og poliovirus 1, 2 og 3. Denne egenskab gør HeLa-celler vigtige for studiet af disse virussers replikation, samling og patogenese og for udviklingen af nye antivirale strategier. Derudover bruges HeLa-celler i vid udstrækning som transfektionsværter til at studere genfunktion og -regulering, rekombinant proteinproduktion og genterapi.
- Selv for kræftceller har HeLa-celler en unormalt høj celleproliferationsrate og ubegrænset levetid, hvilket gør dem fremragende til videnskabelige undersøgelser.
- HeLa-celler har en aktiv telomeraseform, der muliggør ubegrænset celledeling og udødelighed.
- HeLa-celler overvinder Hayflick-grænsen, det maksimale antal celledelinger, som de fleste normale celler kan gennemgå, før de bliver senescente.
- HeLa-celler har et hypertriploid kromosomantal (3n+). Det gennemsnitlige kromosomtal i HeLa-celler er 82, men kan variere fra 70 til 164 (i stedet for det diploide standardtal på 46). Disse kromosomer kaldes "HeLa-signaturkromosomer". Hela-celler har en kompleks karyotype, der er kendetegnet ved en høj grad af aneuploidi og strukturelle omlejringer. HeLa-celler har et lille telocentrisk kromosom i 98 % af cellerne og 100 % aneuploidi i 1385 undersøgte celler. Disse kromosomale abnormiteter spiller en afgørende rolle for HeLa-cellernes hurtige vækst og udødelighed og er også forbundet med livmoderhalskræft.
- På grund af horisontal genoverførsel fra human papillomavirus 18 (HPV18) til humane livmoderhalsceller har HeLa-cellerne et andet genom end Henrietta Lacks.
HeLa-cellernes struktur
HeLa-celler har en diameter på 10-20 µm, afhængigt af dyrkningsforholdene. De fleste pattedyrsceller har en diameter på mellem 10 og 100 µm. En af de mindste menneskeceller, de røde blodlegemer, har en diameter på ca. 8 µm. På den anden side kan muskelfiberceller og neuroner være ekstremt lange.
Forskningsfremskridt takket være HeLa
HeLa-celler har stået i centrum for betydelige forskningsfremskridt, herunder opdagelser inden for genetik, virologi og terapeutisk udvikling. HeLa-cellelinjen er blevet brugt til at studere kræft, AIDS, virkningerne af stråling og giftstoffer, genkortlægning og utallige andre videnskabelige bestræbelser. Der er blevet udgivet over 60.000 videnskabelige artikler om HeLa-forskning, og antallet stiger med mere end 300 hver måned.
Udryddelse af polio
I 1950'erne testede Jonas Salk den første poliovaccine ved hjælp af HeLa-celler. Disse celler var modtagelige for poliomyelitis-infektion, hvilket resulterede i, at de inficerede celler døde. Som følge heraf var der stor efterspørgsel efter HeLa-celler til test af poliovacciner, fordi resultaterne var let tilgængelige.
Virologi
HeLa-celler er blevet inficeret med adskillige vira, herunder HIV, Zika, herpes og fåresyge, for at teste og udvikle nye vacciner og lægemidler. Dr. Richard Axel opdagede, at HeLa-celler kan inficeres med HIV ved at tilføje CD4-proteinet, så virussen kan studeres. HeLa-celler er blevet brugt til at undersøge papillomavirus E2-ekspression og apoptose, og de har også spillet en vigtig rolle i udviklingen af vacciner mod humant papillomavirus (HPV).
Kræft
HeLa-celler er blevet brugt til adskillige kræftundersøgelser, herunder kønssteroidhormoner som østradiol, østrogen og østrogenreceptorer og østrogenlignende forbindelser som quercetin og dets kræftforebyggende egenskaber. HeLa-celler er også blevet brugt til at undersøge virkningerne af flavonoider og antioxidanter med østradiol på spredning af kræftceller.
Andre bemærkelsesværdige anvendelser omfatter
- Kræftbehandlinger: Hela-celler var afgørende for udviklingen af kræftmedicin, såsom camptothecin, et FDA-godkendt lægemiddel til behandling af kræft i æggestokkene, lungerne og livmoderhalsen.
- Thalidomid og myelomatose: HeLa-celler blev brugt til at illustrere, hvordan medicinen thalidomid, som oprindeligt blev brugt mod morgenkvalme, kan forårsage medfødte handicap, hvilket førte til, at den blev brugt til behandling af myelomatose.
- Forståelse af hiv og aids: Afsløringen af, at HIV havde svært ved at inficere HeLa-celler, forbedrede forskernes forståelse af virussen og åbnede døren for udvikling af HIV- og AIDS-medicin.
- Cellulær aldring: HeLa-celler har gjort det muligt for forskere at udforske aldringens biologi og de sygdomme, der forårsager for tidlig aldring, hvilket førte til opdagelsen af regenererbare kromosomer, der forhindrer cellulær degeneration og skade over tid.
- Blodsygdomme: HeLa-celler blev brugt til at evaluere effektiviteten af hydroxyurea mod forskellige blodmaligniteter og anæmi; hydroxyurea bruges nu til at behandle seglcellesygdom og maligniteter i de hvide blodlegemer.
- Røntgenstråler: I 1956 brugte forskere HeLa-celler til at undersøge virkningerne af røntgenstråling på levende organismer og fik en bedre forståelse af farerne ved høje og tilbagevendende doser af stråling fra medicinske røntgenstråler.
- Innovative opdagelser: HeLa-celler har spillet en afgørende rolle i flere betydningsfulde opdagelser inden for biologi, hvilket har ført til fremskridt inden for kræftmedicin, viden om HIV/AIDS og meget mere.
- Cellulær aldring: Forskere, der anvender HeLa-celler, fik Nobelprisen for deres opdagelser om cellulær aldring og forebyggelse af cellulær degeneration og skade over tid.
Udforsk HeLa-celler og deres derivater
Hvad er potentielt udødelige celler?
Immortaliserede cellelinjer er celler, der er blevet modificeret, så de deler sig kontinuerligt og kan dyrkes over lange perioder. De kommer fra kilder med kromosomale abnormiteter eller mutationer og kan stamme fra tumorer. For at fortsætte væksten deler forskere nogle af cellerne i nye cellekulturer og opformerer dem til yderligere eksperimenter.
HeLa-celler betragtes ligesom andre cellelinjer som "udødelige", fordi de kan dele sig på ubestemt tid i celledyrkningskolber, så længe de primære betingelser for celleoverlevelse opretholdes (dvs. understøttes og plejes i et passende miljø). Der findes mange forskellige stammer af HeLa-celler, fordi de bliver ved med at mutere i cellekulturer, men de stammer alle fra de samme Lacks-tumorceller. Antallet af HeLa-celler, der formeres i cellekulturer, overstiger langt det antal, der findes i Henrietta Lacks' krop.
Fremstilling af HeLa-celler, kvalitetskontrol og holdbarhed
HeLa-celler kan dyrkes og høstes ved hjælp af almindelige cellekulturmetoder ved omkring 80-90 % konfluens. Cellerne er relativt enkle at manipulere og kan dyrkes i forskellige omgivelser.
Sådan optøer du frosne HeLa-celler
- Sæt kryovialet i et antibakterielt 37°C vandbad med rent vand.
- Optø hurtigt i 40 til 60 sekunder. Hætteglasset skal fjernes og overføres til et sterilt flowkabinet.
- Tør hætteglasset af med 70 % alkohol, og overfør cellesuspensionen til et 15 ml centrifugerør, der indeholder 8 ml dyrkningsmedium.
- Rekonstituer cellerne, centrifuger ved 300 x g i tre minutter, og kassér supernatanten (fortynd alternativt med medium, og fjern frysemediet 24 timer senere, hvis du ikke centrifugerer med det samme).
- Overfør cellerne suspenderet i 10 ml nyt dyrkningsmedie til to T25-cellekulturflasker.
Subkulturering af HeLa-celler
- Fjern det gamle medium fra celledyrkningskolben.
- Skyl de klæbende celler med PBS uden calcium og magnesium. Brug 3-5 ml PBS til T25-kolber og 5-10 ml til T75-kolber.
- Tilsæt Accutase til celledyrkningskolben. Brug 1-2 ml pr. T25 og 2,5 ml pr. T75-cellekulturkolbe. Sørg for, at cellearket er helt dækket.
- Inkuber celledyrkningskolben ved omgivelsestemperatur i 8-10 minutter.
- Resuspender forsigtigt cellerne med mediet. Tilsæt 10 ml medium, og pipetter forsigtigt op og ned for at bryde celleaggregater op.
- Centrifugér cellesuspensionen i 3 minutter ved 300 x g.
- Resuspender cellerne i frisk medium.
- Fordel de resuspenderede celler i nye celledyrkningskolber, der indeholder frisk medium.
- Opbevar cellerne i flydende nitrogen til langtidsopbevaring.
Ved at følge disse trin kan du subkultivere celler og opretholde en sund cellekultur til fremtidige eksperimenter.