HeLa-solut: HeLaLa: Tutkimuksen mullistaminen
Henrietta Lacksin mukaan nimetty kuolemattomien solujen kanta, Hela-solut, on ollut laajalti käytössä tieteellisessä tutkimuksessa sen jälkeen, kun ne löydettiin vuonna 1951. Henrietta Lacksilla, 31-vuotiaalla afroamerikkalaisella viiden lapsen äidillä, todettiin kohdunkaulan syöpä samana vuonna kuin hän kuoli. Johns Hopkinsin sairaalan kudosviljelylaboratorion johtaja George Otto Gey keräsi ja monisti hänen kohdunkaulan syöpäsolunsa, jotka osoittautuivat poikkeuksellisen kestäviksi ja hedelmällisiksi, mikä mahdollisti niiden laajan käytön tieteellisessä tutkimuksessa. Toisin kuin muita ihmissoluja, HeLa-soluja voitiin ylläpitää ja lisätä in vitro, mikä oli merkittävä edistysaskel lääketieteellisessä tutkimuksessa.
Hela-solujen historia ja aikajana
Henrietta Lacks, musta tupakanviljelijä, vietiin Johns Hopkinsin sairaalaan vuonna 1951 epänormaalin emätinverenvuodon vuoksi, ja myöhemmin hän sai hoitoa kohdunkaulan syöpään. Hänen ensimmäinen hoitonsa koostui kudosnäytteiden ottamisesta hänen kohdunkaulastaan ilman hänen suostumustaan. Kohdunkaulan biopsiasta saatiin George Otto Geyn kliinistä tutkimusta varten kudosnäytteitä, joita tutkittiin kudosviljelylaboratoriossa. Toisin kuin aiemmissa näytteissä Geyn laborantti totesi, että solut kaksinkertaistuivat 20-24 tunnin välein ja laajenivat nopeasti. Gey lisäsi kohdunkaulan syöpäsoluja juuri ennen Lacksin kuolemaa, ja niistä muodostui ensimmäinen elinkelpoinen ihmisen in vitro -solulinja. Solut nimettiin Henrietta Lacksin etu- ja sukunimen kahden ensimmäisen kirjaimen mukaan, ja ne annettiin kaikille tutkijoille, jotka pyysivät niitä tutkimuksen edistämiseksi.
Vaikka solut kerättiin ilman Lacksin tai hänen perheensä lupaa, lupaa ei tuolloin tarvittu eikä yleisesti pyydetty. Potilaita tai heidän perheenjäseniään ei ollut velvollisuus varoittaa siitä, että hävitetyt tai kirurgisesti saadut materiaalit olivat lääkärin tai hoitolaitoksen omaisuutta. 1970-luvulla julkisuuteen vuotanut tieto paljasti Henriettan todellisen nimen, ja Lacksin perheeltä pyydettiin DNA-näytteitä saastuneiden solulinjojen tunnistamiseksi. HeLa-solulinja on peräisin Lacksin kohdunkaulan kudoksesta otetusta näytteestä, ja sitä on monistettu soluviljelmissä niin paljon, että se ylittää huomattavasti Lacksin elimistön solujen kokonaismäärän. HeLa-solukantoja on useita, sillä ne mutaantuvat edelleen soluviljelmissä, mutta kaikki ne ovat Lacksista otettujen kasvainsolujen jälkeläisiä.
Historiallisten vääryyksien korjaaminen
Henrietta Lacksiin ja HeLa-solujen tuottamiseen hänen tietämättään tai suostumuksettaan liittyvä tarina on herättänyt keskustelua lääketieteellisten tutkimuskäytäntöjen etiikasta ja yksilön oikeuksien suojelusta, erityisesti ihmisen biologisen materiaalin käytöstä tieteessä. Henrietta Lacksista tuli tietämättään ensimmäisen kuolemattoman ihmisen solulinjan lähde, joka on sittemmin johtanut lukemattomiin tieteellisiin läpimurtoihin. Tämän eettisen väärinkäytöksen tiedostaminen on saanut aikaan muutoksen kohti tiukempia suostumusprosesseja ja lisääntynyttä tietoisuutta tutkijoiden moraalisista velvollisuuksista. Tämä tapaus ei ole ainoastaan korostanut tarvetta uudistaa tutkimuskäytäntöjä, vaan se on myös herättänyt laajemman keskustelun oikeudenmukaisuudesta, kunnioituksesta ja tunnustuksesta lääketieteellisessä tutkimuksessa, mikä on johtanut pyrkimyksiin korjata aiemmat vääryydet ja varmistaa, että tieteellisen edistyksen edistäjät tunnustetaan ja heitä kohdellaan arvokkaasti.
Thermo Fisher ja HeLa-solut
Biotekniikkayhtiö Thermo Fisher Scientificiä vastaan nostetun HeLa-soluihin liittyvän oikeusjutun taustalla oli syvempi eettinen ja oikeudellinen keskustelu, joka koski yksityishenkilöiltä ilman heidän suostumustaan saatujen biologisten materiaalien kaupallistamista. Oikeusjuttu keskittyi HeLa-solulinjaan, joka johti merkittäviin tieteellisiin läpimurtoihin, kuten poliorokotteen kehittämiseen ja edistysaskeleisiin syövän hoidossa.
Oikeusjuttu toi esiin useita eettisiä näkökohtia: yksilöiden ja heidän perheidensä oikeudet biologisiin materiaaleihinsa, historiallinen konteksti, jossa näytteitä otetaan syrjäytyneiltä henkilöiltä ilman suostumusta, ja tällaisista materiaaleista hyötyvien yritysten vastuu. Thermo Fisher Scientificia vastaan nostettu kanne osoitti, että tarvitaan selkeämpiä toimintalinjoja ja eettisiä normeja, jotka koskevat ihmisen biologisen materiaalin käyttöä tutkimuksessa ja kaupassa ja joilla varmistetaan yksilöiden oikeuksien kunnioittaminen ja tieteellisistä keksinnöistä saatavien hyötyjen oikeudenmukainen jakaminen.
Yksityiskohtainen katsaus HeLa-soluihin liittyvään alkuperään, oikeustaisteluihin ja ratkaisuihin löytyy artikkelistamme"HeLa Cells: Historia, oikeusjuttu ja ratkaisut"
HeLa-solujen kiehtovat ominaisuudet
HeLa-soluja on helppo viljellä ja ne lisääntyvät nopeasti, ja ne tunnetaan myös suuresta herkkyydestään virusinfektioille. Ne ovat erityisen herkkiä ihmisen adenovirus 3:lle, enkefalomyokardiittivirukselle ja poliovirukselle 1, 2 ja 3. Tämän ominaisuuden vuoksi HeLa-solut ovat välttämättömiä näiden virusten replikaation, kokoamisen ja patogeneesin tutkimisessa sekä uusien virustorjuntastrategioiden kehittämisessä. Lisäksi HeLa-soluja käytetään laajalti transfektio-isäntänä geenien toiminnan ja säätelyn tutkimisessa, rekombinanttiproteiinien tuotannossa ja geeniterapiassa.
- Jopa syöpäsoluiksi HeLa-soluilla on poikkeuksellisen korkea solujen lisääntymisnopeus ja rajaton elinikä, minkä vuoksi ne soveltuvat erinomaisesti tieteelliseen tutkimukseen.
- HeLa-soluilla on aktiivinen telomeraasi, joka mahdollistaa rajattoman solunjakautumisen ja kuolemattomuuden.
- HeLa-solut ylittävät Hayflickin rajan, joka on maksimimäärä solunjakautumisia, jotka useimmat normaalit solut voivat käydä läpi ennen kuin ne vanhenevat.
- HeLa-soluilla on hypertriploidinen kromosomiluku (3n+). HeLa-solujen keskimääräinen kromosomiluku on 82, mutta se voi vaihdella 70:stä 164:ään (tavanomaisen diploidisen 46:n sijaan). Näitä kromosomeja kutsutaan "HeLa-solujen merkkikromosomeiksi". HeLa-soluilla on monimutkainen karyotyyppi, jolle on ominaista suuri aneuploidia-aste ja rakenteelliset uudelleenjärjestelyt. HeLa-soluissa on pieni telosentrinen kromosomi 98 prosentissa soluista ja 100 % aneuploidiaa 1385 tutkitussa solussa. Näillä kromosomipoikkeavuuksilla on olennainen merkitys HeLa-solujen nopeassa kasvuvauhdissa ja kuolemattomuudessa, ja ne liittyvät myös kohdunkaulan syöpään.
- Ihmisen papilloomavirus 18:sta (HPV18) ihmisen kohdunkaulan soluihin tapahtuneen horisontaalisen geeninsiirron vuoksi HeLa-soluilla on erilainen genomi kuin Henrietta Lacksilla.
HeLa-solujen rakenne
HeLa-solujen halkaisija on 10-20 µm viljelyolosuhteista riippuen. Useimpien nisäkässolujen halkaisija on 10-100 µm. Yhden ihmisen pienimmistä soluista, punasolujen, halkaisija on noin 8 µm. Toisaalta lihassyyt ja hermosolut voivat olla erittäin pitkiä.
Tutkimus edistyy HeLan ansiosta
HeLa-solut ovat olleet merkittävien tutkimuksellisten edistysaskeleiden ytimessä, mukaan lukien genetiikan, virologian ja terapeuttisen kehityksen alalla tehdyt löydöt. HeLa-solulinjaa on käytetty syövän, aidsin, säteilyn ja myrkkyjen vaikutusten, geenikartoituksen ja lukemattomien muiden tieteellisten pyrkimysten tutkimiseen. HeLa-tutkimuksesta on julkaistu yli 60 000 tieteellistä artikkelia, ja niiden määrä kasvaa yli 300:lla kuukausittain.
Polion hävittäminen
1950-luvulla Jonas Salk testasi ensimmäistä poliorokotetta HeLa-soluilla. Nämä solut olivat alttiita poliomyeliitti-infektiolle, mikä johti tartunnan saaneiden solujen kuolemaan. Tämän seurauksena HeLa-soluilla oli suuri kysyntä poliorokotteen testauksessa, koska tulokset olivat helposti saatavilla.
Virologia
HeLa-soluja on infektoitu lukuisilla viruksilla, kuten HIV:llä, zikalla, herpes- ja sikotautiviruksella, uusien rokotteiden ja lääkkeiden testaamiseksi ja kehittämiseksi. Tohtori Richard Axel keksi, että HeLa-solut voidaan infektoida HIV:llä lisäämällä niihin CD4-proteiinia, jotta virusta voidaan tutkia. HeLa-soluja on käytetty papilloomavirus E2:n ilmentymisen ja apoptoosin tutkimiseen, ja niillä on myös ollut keskeinen rooli ihmisen papilloomaviruksen (HPV) rokotteiden kehittämisessä.
Syöpä
HeLa-soluja on käytetty lukuisiin syöpätutkimuksiin, mukaan lukien sukupuolisteroidihormonien, kuten estradioli, estrogeeni ja estrogeenireseptorit, sekä estrogeenin kaltaisten yhdisteiden, kuten kversetiinin ja sen syöpää ehkäisevien ominaisuuksien, tutkimiseen. HeLa-soluja on käytetty myös tutkimaan flavonoidien ja antioksidanttien vaikutuksia estradiolin kanssa syöpäsolujen lisääntymiseen.
Muita huomionarvoisia sovelluksia ovat
- Syöpähoidot: Hela-solut olivat ratkaisevassa asemassa luotaessa syöpälääkkeitä, kuten kamptotesiinia, joka on FDA:n hyväksymä lääke munasarja-, keuhko- ja kohdunkaulan syövän hoitoon.
- Talidomidi ja multippeli myelooma: HeLa-soluja käytettiin havainnollistamaan, miten alun perin aamupahoinvointiin käytetty lääke talidomidi voi aiheuttaa synnynnäisiä vammoja, mikä johti sen käyttöön multippelin myelooman hoidossa.
- HIV:n ja aidsin ymmärtäminen: Se, että HIV:llä oli vaikeuksia tarttua HeLa-soluihin, paransi tutkijoiden ymmärrystä viruksesta ja avasi oven HIV- ja AIDS-lääkkeiden kehittämiselle.
- Solujen ikääntyminen: HeLa-solujen avulla tutkijat ovat voineet tutkia ikääntymisen biologiaa ja ennenaikaista ikääntymistä aiheuttavia sairauksia, mikä on johtanut uudistuvien kromosomien löytämiseen, jotka estävät solujen rappeutumista ja vaurioitumista ajan myötä.
- Verisairaudet: HeLa-soluja käytettiin arvioitaessa hydroksiurean tehokkuutta veren eri pahanlaatuisten sairauksien ja anemian hoidossa; hydroksiureaa käytetään nykyään sirppisolusairauden ja valkosolujen pahanlaatuisten sairauksien hoitoon.
- Röntgensäteet: Vuonna 1956 tutkijat käyttivät HeLa-soluja tutkiessaan röntgensäteilyn vaikutuksia eläviin organismeihin ja saivat näin paremman käsityksen lääketieteellisen röntgensäteilyn suurten ja toistuvien säteilyannosten aiheuttamista vaaroista.
- Innovatiiviset löydöt: HeLa-solut ovat olleet ratkaisevassa asemassa useissa merkittävissä biologian keksinnöissä, jotka ovat johtaneet muun muassa syöpälääkkeiden ja HIV:n/aidsin tuntemuksen edistymiseen.
- Solujen ikääntyminen: HeLa-soluja käyttäneille tutkijoille myönnettiin Nobel-palkinto havainnoista, jotka koskivat solujen ikääntymistä ja solujen rappeutumisen ja vaurioitumisen estämistä ajan myötä.
Tutustu HeLa-soluihin ja niiden johdannaisiin
Mitä ovat potentiaalisesti kuolemattomiksi muuttuneet solut?
Kuolemattomat solulinjat ovat soluja, jotka on muunnettu siten, että ne jakautuvat jatkuvasti ja että niitä voidaan kasvattaa pitkiä aikoja. Ne ovat peräisin lähteistä, joissa on kromosomipoikkeavuuksia tai mutaatioita, ja ne voivat olla peräisin kasvaimista. Kasvun jatkamiseksi tutkijat jakavat osan soluista uusiin soluviljelyastioihin ja monistavat niitä jatkokokeita varten.
HeLa-soluja, kuten muitakin solulinjoja, pidetään "kuolemattomina", koska ne voivat jakautua soluviljelyastioissa loputtomiin, kunhan solujen eloonjäämisen perusedellytykset säilytetään (eli niitä tuetaan ja hoidetaan sopivassa ympäristössä). HeLa-solukantoja on lukuisia, koska ne muuntuvat jatkuvasti soluviljelmissä, mutta ne kaikki ovat peräisin samoista Lacksin kasvainsoluista. Soluviljelmissä lisääntyneiden HeLa-solujen määrä on paljon suurempi kuin Henrietta Lacksin elimistöstä löytyneiden solujen määrä.
HeLa-solujen valmistus, laadunvalvonta ja säilyvyys
HeLa-soluja voidaan viljellä ja kerätä tavanomaisilla soluviljelymenetelmillä noin 80-90 prosentin konfluenssissa. Soluja on suhteellisen helppo käsitellä, ja niitä voidaan viljellä erilaisissa ympäristöissä.
Pakastettujen HeLa-solujen sulattaminen
- Laita kryopullo antibakteeriseen 37 °C:n vesihauteeseen, jossa on puhdasta vettä.
- Sulata nopeasti 40-60 sekunnin ajan. Injektiopullo on poistettava ja siirrettävä steriiliin virtauskaappiin.
- Pyyhi injektiopullo 70-prosenttisella alkoholilla ja siirrä solususpensio 15 ml:n sentrifugiputkeen, joka sisältää 8 ml kasvatusmediumia.
- Palauta solut, sentrifugoi 300 x g:n voimakkuudella kolme minuuttia ja hävitä supernatantti (vaihtoehtoisesti laimenna väliaineella ja poista pakastusmedia 24 tuntia myöhemmin, jos et sentrifugoi heti).
- Siirretään 10 ml:aan uutta elatusainetta suspendoidut solut kahteen T25-soluviljelykolvoon.
HeLa-solujen subkultivointi
- Poista vanha väliaine soluviljelykolvista.
- Huuhtele tarttuneet solut PBS:llä, jossa ei ole kalsiumia ja magnesiumia. Käytä 3-5 ml PBS:ää T25-soluviljelypulloihin ja 5-10 ml T75-soluviljelypulloihin.
- Lisää Accutase soluviljelypulloon. Käytä 1-2 ml T25-soluviljelypulloa kohti ja 2,5 ml T75-soluviljelypulloa kohti. Varmista, että solulevy peittyy kokonaan.
- Inkuboi soluviljelypulloa huoneenlämmössä 8-10 minuuttia.
- Resuspendoi solut varovasti väliaineella. Lisää 10 ml elatusainetta ja pipetoi varovasti ylös ja alas soluaggregaattien hajottamiseksi.
- Sentrifugoi solususpensiota 3 minuuttia 300 x g:n nopeudella.
- Suspensioi solut uudelleen tuoreeseen väliaineeseen.
- Annostele resuspendoidut solut uusiin soluviljelypulloihin, jotka sisältävät tuoretta elatusainetta.
- Säilytä solut nestemäisessä typessä pitkäaikaissäilytystä varten.
Näitä vaiheita noudattamalla voit subkulturoida soluja ja säilyttää terveen soluviljelmän tulevia kokeita varten.