Avaldatud: 2023 | Viimati läbi vaadatud: mai 2026
HeLa rakud: revolutsioon teadustöös
Alates nende avastamisest 1951. aastal on HeLa rakke, Henrietta Lacksi järgi nimetatud surematuid rakke, laialdaselt kasutatud teadusuuringutes. Henrietta Lacks, 31-aastane afroameerika viie lapse ema, sai emakakaelavähi diagnoosi samal aastal, mil ta suri. Johns Hopkinsi haigla koekultuuri laboratooriumi direktor George Otto Gey kogus ja paljundas tema emakakaelavähi rakke, mis osutusid erakordselt vastupidavaks ja viljakaks, võimaldades nende laialdast kasutamist teadusuuringutes. Erinevalt teistest inimrakkudest oli HeLa-rakke võimalik säilitada ja paljundada in vitro, mis tähendas märkimisväärset edasiminekut meditsiinilistes uuringutes.
- Kasvukeskkond
Vaata tootelehte - Kahekordistumisaeg
Vaata tootelehte - Kasvutüüp
Adherent - Bioloogiline ohutustase
BSL-1 - Saadaval
Cytion — Telli HeLa
HeLa rakkude ajalugu ja ajakava
Henrietta Lacks, mustanahaline tubakakasvataja, viidi 1951. aastal ebanormaalsete tupeverejooksude tõttu Johns Hopkinsi haiglasse, kus talle diagnoositi emakakaelavähk. Tema esimene ravi seisnes emakakaelast kudeproovide võtmises ilma tema nõusolekuta. Emakakaela biopsia andis kude proove George Otto Gey kliiniliseks uurimiseks, mida uuriti kudekultuuri laboris. Erinevalt varasematest proovidest märkas Gey laboratooriumi assistent, et rakud kahekordistusid iga 20–24 tunni järel ja paljunevad kiiresti. Gey paljundas emakakaelavähi rakke vahetult enne Lacksi surma ja need olid esimesed elujõulised inimese in vitro rakuliinid. Rakud nimetati Henrietta Lacksi ees- ja perekonnanime kahe esimese tähe järgi ning anti igale teadlasele, kes neid teadustöö edendamiseks taotles.
Kuigi rakud koguti ilma Lacksi või tema perekonna loata, ei olnud luba tol ajal vajalik ega tavaliselt nõutav. Puudus kohustus hoiatada patsiente või nende pereliikmeid, et ära visatud või kirurgiliselt saadud materjalid olid arsti või raviasutuse omand. 1970. aastatel paljastati avalikkusele Henrietta tegelik nimi ning Lacksi perekonnalt paluti DNA-proove, et aidata identifitseerida saastunud rakuliine. HeLa rakuliin pärineb Lacksi emakakaelakoe proovist ja on rakukultuuris paljunenud määral, mis ületab tunduvalt tema kehas olevate rakkude koguarvu. Kuna HeLa rakud mutatsiooni käigus rakukultuurides jätkuvalt muutuvad, on neid mitmeid tüvesid, kuid kõik need on Lacksi kehast võetud kasvajarakkude järeltulijad.
Ajalooliste ülekohtuste heastamine
Lugu Henrietta Lacksist ja HeLa-rakkude saamisest tema teadmata ja nõusolekuta on käivitanud arutelu meditsiiniliste uurimistavade eetika ja üksikisiku õiguste kaitse üle, eriti seoses inimese bioloogilise materjali kasutamisega teaduses. Henrietta Lacksist sai tema teadmata esimese surematu inimrakuliini allikas, mis on sellest ajast peale viinud lugematutele teaduslikele läbimurretele. Selle eetilise väärteo teadvustamine on kiirendanud üleminekut rangematele nõusoleku protsessidele ja suurendanud teadlaste moraalsete kohustuste teadlikkust. See juhtum ei ole mitte ainult rõhutanud vajadust teadustöö tavade reformimise järele, vaid on ka vallandanud laiemat arutelu õiglusest, austusest ja tunnustamisest meditsiinilises teadustöös, viies jõupingutusteni minevikus toimunud ebaõigluste heastamiseks ning tagamaks, et teaduse arengule kaasa aidanud inimesi tunnustatakse ja koheldakse väärikalt.
Thermo Fisher ja HeLa rakud
HeLa rakkudega seotud kohtuasi biotehnoloogiaettevõtte Thermo Fisher Scientific vastu tulenes sügavamatest eetilistest ja õiguslikest aruteludest isikute nõusolekuta saadud bioloogiliste materjalide kommertsialiseerimise üle. Juhtum keskendus HeLa rakuliinile, mis viis oluliste teaduslike läbimurdeni, sealhulgas poliovaktsiini väljatöötamiseni ja edusammudeni vähiravis.
Kohtuvaidlus tõi esile mitmeid eetilisi kaalutlusi: isikute ja nende perekondade õigused oma bioloogilise materjali suhtes, ajalooline kontekst, kus marginaalsetelt isikutelt võeti proove ilma nende nõusolekuta, ning sellisest materjalist kasu saavate ettevõtete vastutus. Thermo Fisher Scientificu vastu esitatud kohtuasi tõi esile vajaduse selgemate poliitikate ja eetiliste standardite järele seoses inimese bioloogiliste materjalide kasutamisega teadustöös ja kaubanduses, tagades isikute õiguste austamise ja teaduslikest avastustest tulenevate hüvede õiglase jagamise.
HeLa-rakkude päritolu, õigusvaidluste ja lahenduste üksikasjaliku ülevaate saamiseks lugege meie artiklit „HeLa-rakud: ajalugu, kohtuasi ja kokkulepped ”.
HeLa-rakkude huvitavad omadused
HeLa-rakke on lihtne kasvatada ja need paljunevad kiiresti, samuti on need tuntud oma suure vastuvõtlikkuse poolest viirusnakkustele. Nad on eriti vastuvõtlikud inimese adenoviirusele 3, entsefalomüokardiidi viirusele ning polioviirustele 1, 2 ja 3. See omadus muudab HeLa rakud hädavajalikuks nende viiruste replikatsiooni, kokkupaneku ja patogeneesi uurimisel ning uute viirusevastaste strateegiate väljatöötamisel. Lisaks kasutatakse HeLa rakke laialdaselt transfektsiooni peremeestena geenide funktsiooni ja regulatsiooni uurimisel, rekombinantse valgu tootmisel ja geeniteraapias.
- Isegi võrreldes vähirakkudega on HeLa-rakkudel ebanormaalselt kõrge rakkude paljunemise kiirus ja piiramatu eluiga, mis teeb need suurepäraseks teaduslikuks uurimisobjektiks.
- HeLa-rakkudel on aktiivne telomeraasi vorm, mis võimaldab piiramatut rakkude jagunemist ja surematust.
- HeLa-rakud ületavad Hayflicki piiri, mis on maksimaalne rakkude jagunemiste arv, mida enamik tavalisi rakke võib läbida enne vananemist.
- HeLa-rakkudel on hüpertriploidsed kromosoomid (3n+). HeLa-rakkude keskmine kromosoomide arv on 82, kuid võib ulatuda 70-st 164-ni (selle asemel, et olla standardne diploidne arv 46). Neid kromosoome nimetatakse „HeLa iseloomulikeks kromosoomideks”. HeLa rakkudel on keeruline kariotüüp, mida iseloomustab kõrge aneuploidia tase ja struktuurilised ümberkorraldused. 98% HeLa rakkudest on väike telotsentriline kromosoom ja 1385 uuritud rakus on 100% aneuploidia. Need kromosoomianomaaliad mängivad olulist rolli HeLa rakkude kiires kasvus ja surematuses ning on seotud ka emakakaelavähiga.
- Inimese papilloomiviiruse 18 (HPV18) horisontaalse geenisiirde tõttu inimese emakakaelarakkudesse on HeLa rakkudel teistsugune genoom kui Henrietta Lacksil.
HeLa-rakkude struktuur
HeLa-rakkude läbimõõt on 10–20 µm, sõltuvalt kasvatustingimustest. Enamiku imetajate rakkude läbimõõt on 10–100 µm. Ühed väikseimad inimrakud, punalibled, on läbimõõduga umbes 8 µm. Seevastu lihaskiudude rakud ja neuronid võivad olla äärmiselt pikad.
Teaduse edusammud tänu HeLa-rakkudele
HeLa rakud on olnud oluliste teadusuuringute edusammude keskmes, sealhulgas avastuste tegemisel geneetika, viroloogia ja ravimite arendamise valdkonnas. HeLa rakuliini on kasutatud vähi, AIDSi, kiirguse ja toksiinide mõju uurimiseks, geenikaardistamiseks ja lugematutes muudes teaduslikes ettevõtmistes. HeLa-uuringute kohta on avaldatud üle 60 000 teadusartikli, mille arv kasvab igal kuul rohkem kui 300 võrra.
Poliomüeliidi likvideerimine
1950. aastatel testis Jonas Salk esimest poliomüeliidi vaktsiini, kasutades HeLa rakke. Need rakud olid vastuvõtlikud poliomüeliidi nakkusele, mille tagajärjel nakatunud rakud surid. Selle tulemusena oli HeLa rakkudel suur nõudlus poliomüeliidi vaktsiini testimisel, kuna tulemused olid kergesti kättesaadavad.
Viroloogia
HeLa rakke on nakatatud mitmete viirustega, sealhulgas HIV, Zika, herpes ja mumps, et testida ja arendada uusi vaktsiine ja ravimeid. Dr Richard Axel avastas, et HeLa-rakke saab nakatada HIV-ga, lisades CD4-valku, et viirust saaks uurida. HeLa-rakke on kasutatud papilloomiviiruse E2 ekspressiooni ja apoptoosi uurimiseks ning need on mänginud olulist rolli ka inimese papilloomiviiruse (HPV) vaktsiinide väljatöötamisel.
Vähk
HeLa rakke on kasutatud arvukates vähiuuringutes, sealhulgas suguhormoonide, nagu östradiooli, östrogeeni ja östrogeeniretseptorite ning östrogeenilaadsete ühendite, nagu kvertsetiini ja selle vähivastaste omaduste uurimisel. HeLa rakke on kasutatud ka flavonoidide ja antioksüdantide koos östradiooliga mõju uurimiseks vähirakkude paljunemisele.
Muud märkimisväärsed rakendused hõlmavad
- Vähiravi: HeLa rakud olid otsustava tähtsusega vähiravimite loomisel, nagu näiteks kamptotetsiin, FDA poolt heaks kiidetud ravim munasarja-, kopsu- ja emakakaelavähi raviks.
- Talidomiid ja hulgimüeloom: HeLa rakke kasutati selle illustreerimiseks, kuidas ravim talidomiid, mida algselt kasutati raseduse iivelduse raviks, võib põhjustada kaasasündinud puudeid, mis viis selle kasutamiseni hulgimüeloomi ravis.
- HIV-i ja AIDSi mõistmine: avastus, et HIV-il oli raske nakatada HeLa-rakke, parandas teadlaste arusaama viirusest, avades ukse HIV-i ja AIDSi ravimite arendamiseks.
- Rakkude vananemine: HeLa rakud on võimaldanud teadlastel uurida vananemise bioloogiat ja enneaegset vananemist põhjustavaid haigusi, mis viisid avastuseni, et kromosoomid on regenereeruvad, mis takistab rakkude degeneratsiooni ja kahjustumist aja jooksul.
- Verehaigused: HeLa-rakke kasutati hüdroksüurea efektiivsuse hindamiseks erinevate verevähkide ja aneemia puhul; hüdroksüureat kasutatakse nüüd sirprakulise aneemia ja valgeliblede vähkide raviks.
- Röntgenkiirgus: 1956. aastal kasutasid teadlased HeLa rakke, et uurida röntgenkiirguse mõju elusorganismidele, saades parema arusaama meditsiinilise röntgenkiirguse kõrgetest ja korduvatest doosidest tulenevatest ohtudest.
- Uuenduslikud avastused: HeLa-rakud on mänginud olulist rolli mitmes olulises bioloogilises avastuses, mis on viinud edusammudeni vähiravimite, HIV/AIDS-i alaste teadmiste ja muude valdkondade arengus.
- Rakkude vananemine: HeLa-rakke kasutanud teadlased pälvisid Nobeli preemia oma avastuste eest rakkude vananemise ning rakkude degeneratsiooni ja kahjustuste ennetamise kohta aja jooksul.
Tutvuge HeLa-rakkude ja nende derivaatidega
Mis on potentsiaalselt immortalisatsiooniga rakud?
Immortaliseeritud rakuliinid on rakud, mida on modifitseeritud nii, et need jagunevad pidevalt ja neid saab kasvatada pika aja jooksul. Need pärinevad kromosoomianomaaliatega või mutatsioonidega allikatest ja võivad olla saadud kasvajatest. Kasvu jätkamiseks jagavad teadlased osa rakke uutesse rakukultuurinõudesse ja paljundavad neid edasisteks katseteks.
HeLa-rakke, nagu ka teisi rakuliine, peetakse „surematuteks”, kuna need suudavad rakukultuuri kolvides jaguneda lõpmatult, kuni säilivad rakkude ellujäämise põhitingimused (st neid toetatakse ja hooldatakse sobivas keskkonnas). HeLa-rakke on palju erinevaid tüvesid, kuna need muteeruvad rakukultuurides pidevalt, kuid need kõik pärinevad samadest Lacks’i kasvajarakkudest. Rakukultuurides paljundatud HeLa-rakkude arv ületab kaugelt Henrietta Lacks’i kehast leitud rakkude arvu.
HeLa-rakkude tootmine, kvaliteedikontroll ja säilivusaeg
HeLa-rakke võib kasvatada ja koguda standardseid rakukultuuri meetodeid kasutades umbes 80–90% konfluentsuse juures. Rakke on suhteliselt lihtne käsitseda ja neid võib kasvatada erinevates tingimustes.
Kuidas sulatada külmutatud HeLa-rakke
- Asetage krüovial puhta veega antibakteriaalsesse 37 °C veevanni.
- Sulata kiiresti 40–60 sekundit. Proovivial tuleb eemaldada ja viia steriilsesse voolukappi.
- Pühkige viaal 70% alkoholiga ja kandke rakususpensioon 15 ml tsentrifuugitorusse, mis sisaldab 8 ml kasvatuskeskkonda.
- Lahustage rakud, tsentrifuugige 300 x g juures kolm minutit ja visake supernatant ära (võimalusena lahjendage keskkonnaga ja eemaldage külmutuskeskkond 24 tundi hiljem, kui te ei tsentrifuugi kohe).
- Kandke 10 ml uues kasvukeskkonnas suspendeeritud rakud üle kahte T25 rakukultuuri kolbi.
HeLa rakkude subkultiveerimine
- Eemaldage vana keskkond rakukultuuri kolvist.
- Loputage adhereerunud rakke kaltsiumi- ja magneesiumivaba PBS-ga. Kasutage 3–5 ml PBS-i T25 ja 5–10 ml T75 rakukultuurikolvide puhul.
- Lisage Accutase rakukultuurikolbi. Kasutage 1–2 ml T25 ja 2,5 ml T75 rakukultuurikolbi kohta. Veenduge, et rakukile on täielikult kaetud.
- Inkubeerige rakukultuuri kolbi toatemperatuuril 8–10 minutit.
- Segage rakud ettevaatlikult keskkonnaga. Lisage 10 ml keskkonda ja pipeteerige õrnalt üles-alla, et rakukogumid lahti murda.
- Tsentrifuugige rakususpensiooni 3 minutit kiirusel 300 x g.
- Resuspendeerige rakud värskes keskkonnas.
- Jaotage resuspendeeritud rakud uutesse rakukultuuri kolvidesse, mis sisaldavad värsket keskkonda.
- Hoidke rakke pikaajaliseks säilitamiseks vedelas lämmastikus.
Järgides neid samme, saate rakke subkultiveerida ja säilitada tervet rakukultuuri tulevasteks katseteks.