Publicēts: 2023. gads | Pēdējā pārskatīšana: 2026. gada maijs
HeLa šūnas: revolūcija pētniecībā
Kopš to atklāšanas 1951. gadā HeLa šūnas, nemirstīgo šūnu celms, kas nosaukts Henrietas Lacks vārdā, ir plaši izmantots zinātniskajos pētījumos. Henrietai Lacks, 31 gadu vecai afroamerikāņu sievietei, piecu bērnu mātei, tajā pašā gadā, kad viņa nomira, tika diagnosticēts dzemdes kakla vēzis. Džordžs Oto Gejs, Džona Hopkinsa slimnīcas audu kultūru laboratorijas direktors, savāca un pavairoja viņas dzemdes kakla vēža šūnas, kas izrādījās ārkārtīgi izturīgas un auglīgas, ļaujot tās plaši izmantot zinātniskajos pētījumos. Atšķirībā no citām cilvēka šūnām, HeLa šūnas varēja uzturēt un pavairot in vitro, kas bija ievērojams sasniegums medicīniskajos pētījumos.
- Augšanas vide
Skatīt produkta lapu - Dubultošanās laiks
Skatīt produkta lapu - Augšanas veids
Adherents - Bioloģiskās drošības līmenis
BSL-1 - Pieejams
Cytion — Pasūtīt HeLa
HeLa šūnu vēsture un hronoloģija
Henrietta Lacks, melnādaina tabakas audzētāja, 1951. gadā tika nogādāta Džona Hopkinsa slimnīcā sakarā ar patoloģisku maksts asiņošanu un vēlāk saņēma ārstēšanu pret dzemdes kakla vēzi. Viņas pirmā terapija ietvēra audu paraugu ņemšanu no dzemdes kakla bez viņas piekrišanas. No dzemdes kakla biopsijas tika iegūti audu paraugi Džordža Oto Geja klīniskajai izmeklēšanai, kurus pētīja audu kultūras laboratorijā. Atšķirībā no iepriekšējiem paraugiem, Geja laboratorijas asistents pamanīja, ka šūnas dubultojas ik pēc 20–24 stundām un strauji vairojas. Gejs pavairoja dzemdes kakla vēža šūnas tieši pirms Lacks nāves, un tās bija pirmā dzīvotspējīgā cilvēka in vitro šūnu līnija. Šūnas tika nosauktas pēc Henrietas Lacks vārda un uzvārda pirmajiem diviem burtiem un tika nodotas jebkuram zinātniekam, kurš tās pieprasīja, lai veicinātu pētniecību.
Lai gan šūnas tika ievāktas bez Lacks vai viņas ģimenes atļaujas, tolaik atļauja nebija ne nepieciešama, ne arī parasti tika pieprasīta. Nebija pienākuma brīdināt pacientus vai viņu ģimenes locekļus, ka izmesti vai ķirurģiski iegūti materiāli ir ārsta vai medicīnas iestādes īpašums. 1970. gados publiska informācijas noplūde atklāja Henrietas patieso vārdu, un Lacks ģimenei lūdza DNS paraugus, lai palīdzētu identificēt inficētās šūnu līnijas. HeLa šūnu līnija cēlusies no Lacks dzemdes kakla audu parauga un šūnu kultūrā ir pavairota tādā apjomā, kas ievērojami pārsniedz kopējo šūnu skaitu viņas organismā. Pastāv vairāki HeLa šūnu celmi, jo tie turpina mutēt šūnu kultūrās, bet visi tie ir no Lacks iegūto audzēja šūnu pēcnācēji.
Vēsturisko netaisnību novēršana
Stāsts par Henrietu Lacks un HeLa šūnu iegūšanu bez viņas zināšanas vai piekrišanas ir izraisījis diskusiju par medicīniskās pētniecības prakses ētiku un indivīda tiesību aizsardzību, jo īpaši attiecībā uz cilvēka bioloģisko materiālu izmantošanu zinātnē. Henrieta Lacks neapzināti kļuva par pirmās nemirstīgās cilvēka šūnu līnijas avotu, kas kopš tā laika ir novedusi pie neskaitāmiem zinātniskiem atklājumiem. Šīs ētiskās kļūdas apzināšanās ir veicinājusi pāreju uz stingrākiem piekrišanas procesiem un pētnieku morālo pienākumu apzināšanās palielināšanos. Šis gadījums ne tikai ir uzsvēris nepieciešamību pēc reformām pētniecības praksē, bet arī izraisījis plašāku diskusiju par taisnīgumu, cieņu un atzinību medicīniskajā pētniecībā, kas ir novedusi pie centieniem labot pagātnes netaisnības un nodrošināt, ka zinātnes attīstības veicinātāji tiek atzīti un pret viņiem izturas ar cieņu.
Thermo Fisher un HeLa šūnas
Tiesas prāva pret biotehnoloģiju uzņēmumu Thermo Fisher Scientific saistībā ar HeLa šūnām bija sakņota dziļākā ētiskā un juridiskā debatē par bioloģisko materiālu komercializāciju, kas iegūti no indivīdiem bez viņu piekrišanas. Lieta bija saistīta ar HeLa šūnu līniju, kas noveda pie nozīmīgiem zinātniskiem atklājumiem, tostarp poliomielīta vakcīnas izstrādes un sasniegumiem vēža ārstēšanā.
Tiesas prāva atklāja vairākus ētiskus apsvērumus: indivīdu un viņu ģimeņu tiesības uz saviem bioloģiskajiem materiāliem, vēsturisko kontekstu, kādā no marginalizētiem indivīdiem tika ņemti paraugi bez viņu piekrišanas, un to uzņēmumu atbildību, kuri gūst labumu no šādiem materiāliem. Lietā pret Thermo Fisher Scientific tika uzsvērta nepieciešamība pēc skaidrākas politikas un ētikas standartiem attiecībā uz cilvēka bioloģisko materiālu izmantošanu pētniecībā un komercdarbībā, nodrošinot indivīdu tiesību ievērošanu un zinātnisko atklājumu radīto ieguvumu taisnīgu sadali.
Sīkāku informāciju par HeLa šūnu izcelsmi, tiesu prāvām un izlīgumiem skatiet mūsu rakstā „HeLa šūnas: vēsture, tiesas prāva un izlīgumi ”.
HeLa šūnu aizraujošās īpašības
HeLa šūnas ir viegli kultivējamas un strauji vairojas, kā arī tās ir pazīstamas ar augstu uzņēmību pret vīrusu infekcijām. Tās ir īpaši uzņēmīgas pret cilvēka adenovīrusu 3, encefalomiokardīta vīrusu un poliomielīta vīrusu 1, 2 un 3. Šī īpašība padara HeLa šūnas neaizstājamas šo vīrusu replikācijas, asamblācijas un patogēnēzes pētīšanā, kā arī jaunu pretvīrusu stratēģiju izstrādē. Turklāt HeLa šūnas plaši izmanto kā transfekcijas saimniekus gēnu funkciju un regulācijas pētīšanai, rekombinantā proteīna ražošanai un gēnu terapijai.
- Pat salīdzinājumā ar vēža šūnām HeLa šūnām ir neparasti augsts šūnu proliferācijas ātrums un neierobežots dzīves ilgums, kas tās padara ideālas zinātniskajai izpētei.
- HeLa šūnām ir aktīva telomerāzes forma, kas nodrošina neierobežotu šūnu dalīšanos un nemirstību.
- HeLa šūnas pārvar Hayflick limitu, kas ir maksimālais šūnu dalīšanās skaits, ko lielākā daļa normālo šūnu var piedzīvot, pirms tās noveco.
- HeLa šūnām ir hipertriploīds hromosomu skaits (3n+). Vidējais hromosomu skaits HeLa šūnās ir 82, bet tas var svārstīties no 70 līdz 164 (nevis standarta diploīdais skaits 46). Šīs hromosomas dēvē par "HeLa raksturīgajām hromosomām". HeLa šūnām ir sarežģīts kariotips, kam raksturīga augsta aneuploīdija un strukturālas pārkārtošanās. 98 % HeLa šūnu ir maza telocentriska hromosoma, un 1385 pārbaudītajās šūnās ir 100 % aneuploidija. Šīm hromosomu anomālijām ir būtiska loma HeLa šūnu straujajā augšanas tempā un nemirstībā, un tās ir saistītas arī ar dzemdes kakla vēzi.
- Sakarā ar horizontālo gēnu pārnesi no cilvēka papilomas vīrusa 18 (HPV18) uz cilvēka dzemdes kakla šūnām, HeLa šūnām ir atšķirīgs genoms no Henrietas Lacks.
HeLa šūnu uzbūve
HeLa šūnu diametrs ir 10–20 µm atkarībā no kultivēšanas apstākļiem. Lielākajai daļai zīdītāju šūnu diametrs ir no 10 līdz 100 µm. Vienām no mazākajām cilvēka šūnām — sarkano asins šūnu — diametrs ir apmēram 8 µm. No otras puses, muskuļu šķiedru šūnas un neironi var būt ārkārtīgi gari.
Pētniecības sasniegumi, pateicoties HeLa
HeLa šūnas ir bijušas nozīmīgu pētniecības sasniegumu pamatā, tostarp atklājumos ģenētikā, viroloģijā un terapijas attīstībā. HeLa šūnu līnija ir izmantota vēža, AIDS, starojuma un toksīnu ietekmes, gēnu kartēšanas un neskaitāmu citu zinātnisko pētījumu izpētē. Par HeLa pētījumiem ir publicēti vairāk nekā 60 000 zinātnisko rakstu, un to skaits ik mēnesi palielinās par vairāk nekā 300.
Polio izskaušana
1950. gados Jonas Salk izmantoja HeLa šūnas, lai testētu pirmo poliomielīta vakcīnu. Šīs šūnas bija uzņēmīgas pret poliomielīta infekciju, kas izraisīja inficēto šūnu nāvi. Rezultātā HeLa šūnas bija ļoti pieprasītas poliomielīta vakcīnas testēšanai, jo rezultāti bija viegli pieejami.
Viroloģija
HeLa šūnas ir inficētas ar daudziem vīrusiem, tostarp HIV, Zika, herpesu un cūciņām, lai testētu un izstrādātu jaunas vakcīnas un zāles. Dr. Ričards Aksels atklāja, ka HeLa šūnas var inficēt ar HIV, pievienojot CD4 proteīnu, lai varētu pētīt vīrusu. HeLa šūnas ir izmantotas papilomavīrusa E2 ekspresijas un apoptozes pētījumos, un tām ir bijusi būtiska loma cilvēka papilomavīrusa (HPV) vakcīnu izstrādē.
Vēzis
HeLa šūnas ir izmantotas daudzos vēža pētījumos, tostarp saistībā ar dzimumsteroīdu hormoniem, piemēram, estradiolu, estrogēnu un estrogēna receptoriem, kā arī estrogēnam līdzīgiem savienojumiem, piemēram, kvercetīnu un tā vēža profilakses īpašībām. HeLa šūnas ir izmantotas arī, lai pētītu flavonoīdu un antioksidantu ietekmi kopā ar estradiolu uz vēža šūnu proliferāciju.
Citi ievērojami pielietojumi ietver
- Vēža ārstēšana: HeLa šūnas bija izšķirošas vēža zāļu izstrādē, piemēram, kamptotecīna, kas ir FDA apstiprināts medikaments olnīcu, plaušu un dzemdes kakla vēža ārstēšanai.
- Talidomīds un daudzkārtējā mieloma: HeLa šūnas tika izmantotas, lai parādītu, kā zāles talidomīds, kuras sākotnēji lietoja pret rīta nelabumu, var izraisīt iedzimtus traucējumus, kas noveda pie to lietošanas daudzkārtējās mielomas ārstēšanā.
- HIV un AIDS izpratne: Atklājums, ka HIV ir grūti inficēt HeLa šūnas, uzlaboja pētnieku izpratni par vīrusu, pavērojot ceļu HIV un AIDS zāļu izstrādei.
- Šūnu novecošanās: HeLa šūnas ļāva pētniekiem izpētīt novecošanās bioloģiju un slimības, kas izraisa priekšlaicīgu novecošanos, kas noveda pie reģenerējamu hromosomu atklāšanas, kas novērš šūnu deģenerāciju un bojājumus laika gaitā.
- Asins saslimšanas: HeLa šūnas tika izmantotas, lai novērtētu hidroksikarbamīda efektivitāti pret dažādām asins ļaundabīgām saslimšanām un anēmiju; hidroksikarbamīdu tagad izmanto sarkano asins šūnu anēmijas un balto asins šūnu ļaundabīgo saslimšanu ārstēšanai.
- Rentgenstari: 1956. gadā zinātnieki izmantoja HeLa šūnas, lai pētītu rentgenstaru ietekmi uz dzīviem organismiem, iegūstot labāku izpratni par medicīnisko rentgenstaru augsto un atkārtoto devu radītajiem draudiem.
- Novatoriski atklājumi: HeLa šūnas ir spēlējušas izšķirošu lomu vairākos nozīmīgos atklājumos bioloģijā, kas ir veicinājuši progresu vēža ārstēšanas līdzekļu izstrādē, zināšanu paplašināšanā par HIV/AIDS un citās jomās.
- Šūnu novecošanās: Pētnieki, kuri izmantoja HeLa šūnas, saņēma Nobela prēmiju par atklājumiem šūnu novecošanās jomā un par to, kā novērst šūnu deģenerāciju un bojājumus laika gaitā.
Iepazīstieties ar HeLa šūnām un to atvasinājumiem
Kas ir potenciāli nemirstīgas šūnas?
Nemirstīgās šūnu līnijas ir šūnas, kas ir modificētas tā, lai tās nepārtraukti dalītos un varētu augt ilgstoši. Tās ir iegūtas no avotiem ar hromosomu anomālijām vai mutācijām un var būt atvasinātas no audzējiem. Lai turpinātu augšanu, zinātnieki daļu šūnu sadala jaunās šūnu kultūras traukos un pavairo tās turpmākiem eksperimentiem.
HeLa šūnas, tāpat kā citas šūnu līnijas, tiek uzskatītas par "nemirstīgām", jo tās var dalīties bezgalīgi šūnu kultūras kolbās, kamēr tiek uzturēti primārie šūnu izdzīvošanas apstākļi (t. i., tiek nodrošināta atbilstoša vide un aprūpe). Ir daudz HeLa šūnu celmu, jo tās šūnu kultūrās turpina mutēt, bet visas tās ir iegūtas no tām pašām Lacks audzēja šūnām. Šūnu kultūrās pavairoto HeLa šūnu skaits ievērojami pārsniedz to skaitu, kas atrasts Henrietas Lacks organismā.
HeLa šūnu ražošana, kvalitātes kontrole un glabāšanas termiņš
HeLa šūnas var kultivēt un ievākt, izmantojot standarta šūnu kultūras metodes, kad tās ir apmēram 80–90 % konfluences stadijā. Šūnas ir salīdzinoši viegli apstrādājamas un tās var kultivēt dažādās vidēs.
Kā atkausēt sasaldētas HeLa šūnas
- Ielieciet kriovialu antibakteriālā 37 °C ūdens vannā ar tīru ūdeni.
- Ātri atkausējiet 40–60 sekundes. Kolbu jāizņem un jāpārvieto uz sterilu plūsmas skapīti.
- Noslaukiet kolbu ar 70 % spirtu un pārnesiet šūnu suspensiju 15 ml centrifūgas mēģenē, kurā ir 8 ml kultūras barotnes.
- Atjaunojiet šūnas, centrifugējiet 300 x g trīs minūtes un izlejiet supernatantu (alternatīvi, atšķaidiet ar barotni un izņemiet sasaldēšanas barotni 24 stundas vēlāk, ja necentrifugējat uzreiz).
- Pārnesiet šūnas, kas atrodas 10 ml jaunas barotnes, divās T25 šūnu kultūras kolbās.
HeLa šūnu subkultivēšana
- No šūnu kultūras kolbas izņemiet veco barotni.
- Noskalojiet piekļāvušās šūnas, izmantojot PBS bez kalcija un magnija. Izmantojiet 3–5 ml PBS T25 un 5–10 ml T75 šūnu kultūras kolbām.
- Pievienojiet Accutase šūnu kultūras kolbai. Izmantojiet 1–2 ml uz T25 un 2,5 ml uz T75 šūnu kultūras kolbu. Pārliecinieties, ka šūnu slānis ir pilnībā pārklāts.
- Inkubējiet šūnu kultūras kolbu istabas temperatūrā 8–10 minūtes.
- Rūpīgi atkārtoti suspendējiet šūnas ar barotni. Pievienojiet 10 ml barotnes un viegli pipetējiet uz augšu un uz leju, lai sadalītu šūnu agregātus.
- Centrifugējiet šūnu suspensiju 3 minūtes pie 300 x g.
- Atkārtoti suspendējiet šūnas svaigā barotnē.
- Pārsūknējiet atkārtoti suspendētās šūnas jaunās šūnu kultūras kolbās, kurās ir svaigs barotne.
- Uzglabājiet šūnas šķidrā slāpeklī ilgtermiņa uzglabāšanai.
Izpildot šos soļus, varat veikt šūnu subkultivēšanu un uzturēt veselīgu šūnu kultūru turpmākiem eksperimentiem.