公開日：2023年 | 最終更新日：2026年5月
HeLa細胞：研究に革命をもたらした
1951年の発見以来、ヘンリエッタ・ラックスにちなんで名付けられた不死化細胞株であるHeLa細胞は、科学的研究において広く利用されてきた。5人の子供の母親である31歳のアフリカ系アメリカ人、ヘンリエッタ・ラックスは、亡くなったその年に子宮頸がんと診断された。 ジョンズ・ホプキンス病院の組織培養研究所所長であったジョージ・オットー・ゲイは、彼女の子宮頸がん細胞を採取し増殖させました。これらの細胞は極めて強靭で増殖力が高く、科学研究における幅広い応用を可能にしました。他の人間の細胞とは対照的に、HeLa細胞は体外で維持・増殖させることができ、医学研究において大きな進歩をもたらしました。
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HeLa細胞の歴史と年表
黒人のタバコ農家であったヘンリエッタ・ラックスは、1951年に異常な膣出血のためジョンズ・ホプキンス病院に搬送され、その後子宮頸がんの治療を受けた。彼女の最初の治療は、本人の同意なしに子宮頸部から組織サンプルを採取することから始まった。 子宮頸部の生検により得られた組織サンプルは、ジョージ・オットー・ゲイによる臨床検査に供され、組織培養研究室で研究対象となりました。以前の検体とは対照的に、ゲイの研究室助手は、細胞が20～24時間ごとに倍増し、急速に増殖していることに気づきました。 ゲイはラックスが亡くなる直前にこの子宮頸がん細胞を増殖させ、これが世界初の生存可能なヒト体外培養細胞株となった。この細胞は、ヘンリエッタ・ラックスの名と姓の頭文字2文字にちなんで命名され、研究の進展を目的として、希望するあらゆる科学者に提供された。
これらの細胞はラックス本人やその家族の許可なく採取されたものの、当時、そのような許可は必要とされておらず、一般的に求められるものでもなかった。 廃棄された組織や手術で採取された材料が医師や医療機関の所有物であることを、患者やその家族に警告する義務は存在しなかった。1970年代、情報漏洩によりヘンリエッタの本名が明らかになり、汚染された細胞株の特定を支援するため、ラックス家に対してDNAサンプルの提供が求められた。 HeLa細胞株は、ラックスさんの子宮頸部組織のサンプルに由来し、細胞培養によって増殖し、彼女の体内の細胞総数をはるかに超える数にまで達している。HeLa細胞は細胞培養の中で変異を続け、いくつかの系統が存在するが、それらはすべてラックスさんから採取された腫瘍細胞の子孫である。
歴史的な過ちへの対処
ヘンリエッタ・ラックスを取り巻く物語、そして彼女の知識も同意もないままにHeLa細胞が作出された事実は、医学研究の実践における倫理や個人の権利の保護、特に科学におけるヒト生物学的試料の使用に関する議論を巻き起こした。 ヘンリエッタ・ラックスは、知らず知らずのうちに最初の不死化ヒト細胞株の供給源となり、それ以来、数え切れないほどの科学的ブレークスルーをもたらしてきた。この倫理的過ちへの認識は、より厳格な同意プロセスの導入と、研究者の道義的義務に対する意識の高まりを促すきっかけとなった。 この事例は、研究慣行の改革の必要性を浮き彫りにしただけでなく、医学研究における正義、尊重、そして評価に関するより広範な議論を喚起し、過去の不正を是正し、科学の進歩に貢献した人々が正当に評価され、尊厳をもって扱われるよう確保するための取り組みにつながった。
サーモフィッシャーとHeLa細胞
バイオテクノロジー企業サーモフィッシャー・サイエンティフィック社に対するヘラ細胞に関連する訴訟は、本人の同意なしに個人から採取された生物学的材料の商業化をめぐる、より深い倫理的・法的な議論に根ざしていた。この訴訟は、ポリオワクチンの開発やがん治療の進歩など、重要な科学的ブレークスルーをもたらしたヘラ細胞株を巡るものであった。
この訴訟は、個人の生物学的材料に対する本人およびその家族の権利、同意なしに社会的弱者からサンプルを採取した歴史的背景、そしてそのような材料から利益を得ている企業の責任など、いくつかの倫理的課題を浮き彫りにした。 サーモフィッシャーサイエンティフィック社に対するこの訴訟は、研究や商業活動におけるヒト生物学的材料の使用に関して、個人の権利の尊重と科学的発見から生じる利益の公平な分配を保証する、より明確な方針と倫理基準の必要性を浮き彫りにしました。
HeLa細胞をめぐる起源、法廷闘争、そして解決に至るまでの経緯について詳しく知りたい方は、当サイトの記事「HeLa細胞：歴史、訴訟、そして和解 」をご覧ください。
HeLa細胞の興味深い特徴
HeLa細胞は培養が容易で増殖が速く、ウイルス感染に対する感受性が高いことでも知られています。特に、ヒトアデノウイルス3型、脳心筋炎ウイルス、およびポリオウイルス1型、2型、3型に対して感受性が高いです。 この特性により、HeLa細胞はこれらのウイルスの複製、組立、病原性メカニズムの解明や、新たな抗ウイルス戦略の開発において不可欠な存在となっています。さらに、HeLa細胞は、遺伝子機能や制御の研究、組換えタンパク質の生産、遺伝子治療のためのトランスフェクション宿主としても広く利用されています。
- がん細胞としても、HeLa細胞は異常に高い増殖率と無限の寿命を有しており、科学的研究に極めて適している。
- HeLa 細胞は活性型テロメラーゼを有しており、無制限の細胞分裂と不死性を実現しています。
- HeLa細胞は、ほとんどの正常細胞が老化に至る前に経験しうる最大細胞分裂回数であるヘイフリック限界を克服しています。
- HeLa 細胞は、超三倍体（3n+）の染色体数を持っています。HeLa 細胞の平均染色体数は 82 ですが、70 から 164 までの範囲があります（標準的な二倍体の 46 とは異なります）。 これらの染色体は「HeLaシグネチャー染色体」と呼ばれています。HeLa細胞は、高度な異数性および構造的再編成を特徴とする複雑な核型を持っています。 HeLa細胞の98%には小さな端粒染色体が存在し、検査した1385個の細胞すべてで異数性が認められた。これらの染色体異常は、HeLa細胞の急速な増殖速度と不死性に重要な役割を果たしており、子宮頸がんとも関連している。
- ヒトパピローマウイルス18型（HPV18）からヒト子宮頸部細胞への水平遺伝子移動により、HeLa細胞のゲノムはヘンリエッタ・ラックス氏のゲノムとは異なるものとなっている。
HeLa細胞の構造
HeLa細胞の直径は、培養条件によって10～20 µmである。 ほとんどの哺乳類細胞の直径は10～100 µmである。ヒトの細胞の中で最も小さいもののひとつである赤血球の直径は約8 µmである。一方、筋線維細胞や神経細胞は極めて長くなることもある。
HeLa細胞による研究の進展
HeLa細胞は、遺伝学、ウイルス学、治療法開発における発見をはじめ、重要な研究の進展の中心的な役割を果たしてきました。HeLa細胞株は、がん、エイズ、放射線や毒素の影響、遺伝子マッピング、その他数え切れないほどの科学的研究に利用されてきました。 HeLaに関する研究論文は6万本以上発表されており、その数は毎月300本以上増加しています。
ポリオ根絶
1950年代、ジョナス・ソークはHeLa細胞を用いて最初のポリオワクチンの試験を行いました。これらの細胞はポリオウイルスに感染しやすく、感染すると細胞が死滅しました。その結果、HeLa細胞は結果が容易に得られるため、ポリオワクチンの試験において高い需要がありました。
ウイルス学
HeLa細胞は、HIV、ジカウイルス、ヘルペス、おたふく風邪など、数多くのウイルスに感染させられ、新しいワクチンや薬剤の試験・開発に利用されてきました。 リチャード・アクセル博士は、CD4タンパク質を添加することでHeLa細胞をHIVに感染させ、ウイルスを研究できることを発見しました。HeLa細胞は、パピローマウイルスE2の発現やアポトーシスの研究に使用されており、ヒトパピローマウイルス（HPV）ワクチンの開発においても重要な役割を果たしてきました。
がん
HeLa細胞は、エストラジオール、エストロゲン、エストロゲン受容体といった性ステロイドホルモンや、ケルセチンなどのエストロゲン様化合物およびそのがん予防特性など、数多くの癌研究に利用されてきました。また、HeLa細胞は、フラボノイドや抗酸化物質がエストラジオールと組み合わさった際のがん細胞増殖への影響を調べる研究にも用いられています。
その他の注目すべき用途には、以下があります。
- がん治療：HeLa細胞は、卵巣がん、肺がん、子宮頸がんの治療薬としてFDAに承認されたカンプトテシンなどの抗がん剤の開発において極めて重要な役割を果たしました。
- サリドマイドと多発性骨髄腫：HeLa細胞は、当初つわり治療薬として使用されていたサリドマイドが、どのように先天性障害を引き起こすかを解明するために使用され、その結果、多発性骨髄腫の治療薬としての使用につながりました。
- HIV および AIDS の理解：HIV が HeLa 細胞に感染しにくいという事実が明らかになったことで、研究者によるこのウイルスへの理解が深まり、HIV および AIDS 治療薬の開発への道が開かれました。
- 細胞の老化：HeLa細胞により、研究者は老化の生物学や早期老化を引き起こす疾患の解明が可能となり、時間の経過に伴う細胞の変性や損傷を防ぐ再生可能な染色体の発見につながった。
- 血液疾患：HeLa細胞は、さまざまな血液悪性腫瘍や貧血に対するヒドロキシ尿素の有効性を評価するために使用されました。現在、ヒドロキシ尿素は鎌状赤血球症や白血球の悪性腫瘍の治療に用いられています。
- X線：1956年、科学者たちはHeLa細胞を用いて、生体へのX線放射線の影響を調査し、医療用X線による高線量および反復被曝の危険性についてより深い理解を得ました。
- 画期的な発見：HeLa細胞は生物学における数々の重要な発見において決定的な役割を果たし、がん治療薬の開発やHIV/AIDSに関する知見の深化などにつながりました。
- 細胞の老化：HeLa細胞を用いた研究者たちは、細胞の老化および経時的な細胞の変性や損傷を防ぐことに関する研究成果により、ノーベル賞を受賞しました。
HeLa細胞とその派生細胞について探る
潜在的に不死化された細胞とは何ですか？
不死化細胞株とは、継続的に分裂し、長期間培養できるように改変された細胞のことです。これらは染色体異常や変異を持つ細胞源に由来し、腫瘍から採取されることもあります。増殖を継続させるため、科学者は一部の細胞を新しい培養容器に移し、さらなる実験のために増殖させます。
HeLa細胞は、他の細胞株と同様に、細胞の生存に必要な主要な条件（すなわち、適切な環境下での維持管理）が保たれている限り、細胞培養フラスコ内で無限に分裂し続けることができるため、「不死」であると見なされています。 HeLa細胞は培養中に変異し続けるため、数多くの株が存在しますが、それらはすべて同じヘンリエッタ・ラックス氏の腫瘍細胞に由来しています。培養で増殖したHeLa細胞の数は、ヘンリエッタ・ラックス氏の体内に見られた細胞数をはるかに上回っています。
HeLa細胞の製造、品質管理、および保存期間
HeLa細胞は、標準的な細胞培養法を用いて、約80～90%のコンフルエンスに達した時点で培養・回収することができる。これらの細胞は操作が比較的容易であり、様々な環境下で培養が可能である。
凍結HeLa細胞の解凍方法
- クライオバイアルを、清潔な水を入れた抗菌性の37°Cの水浴に入れます。
- 40～60 秒間、急速解凍します。バイアルを取り出し、無菌フローキャビネットに移します。
- バイアルを70%エタノールで拭き、細胞懸濁液を8 mlの培養液が入った15 mlの遠心管に移します。
- 細胞を再懸濁し、300 x g で 3 分間遠心分離し、上清を廃棄します（あるいは、すぐに遠心分離を行わない場合は、培地で希釈し、24 時間後に凍結培地を取り除きます）。
- 10 ml の新しい培養液に懸濁した細胞を、2 つの T25 細胞培養フラスコに移します。
HeLa 細胞の継代
- 細胞培養フラスコから古い培地を取り除きます。
- カルシウムおよびマグネシウムを含まない PBS を用いて、付着細胞を洗浄します。T25 フラスコには 3～5 ml、T75 細胞培養フラスコには 5～10 ml の PBS を使用します。
- Accutase を細胞培養フラスコに加えます。T25 フラスコには 1～2 ml、T75 フラスコには 2.5 ml を使用します。細胞シートが完全に覆われるようにしてください。
- 細胞培養フラスコを室温で 8～10 分間インキュベートします。
- 培地を用いて細胞を慎重に再懸濁します。培地10 mlを加え、ピペットで上下に優しく吸い上げ、細胞の凝集をほぐします。
- 細胞懸濁液を300 x gで3分間遠心分離します。
- 新しい培地で細胞を再懸濁します。
- 再懸濁した細胞を、新鮮な培地が入った新しい細胞培養フラスコに分配します。
- 長期保存のために、細胞を液体窒素で保存します。
これらの手順に従うことで、細胞を継代し、今後の実験のために健全な細胞培養を維持することができます。