HeLa-celler: Revolusjonerende forskning
Siden de ble oppdaget i 1951, har Hela-celler, en stamme udødeliggjorte celler oppkalt etter Henrietta Lacks, blitt brukt i vitenskapelige studier. Henrietta Lacks, en 31 år gammel afroamerikansk fembarnsmor, ble diagnostisert med livmorhalskreft samme år som hun døde. George Otto Gey, direktør for vevskulturlaboratoriet ved Johns Hopkins Hospital, samlet inn og formerte livmorhalskreftcellene hennes, som viste seg å være usedvanlig motstandsdyktige og produktive, noe som gjorde det mulig å bruke dem i vitenskapelig forskning. I motsetning til andre humane celler kunne HeLa-celler opprettholdes og formeres in vitro, noe som representerte et betydelig fremskritt innen medisinsk forskning.
Hela-cellenes historie og tidslinje
Henrietta Lacks, en svart tobakksbonde, ble innlagt på Johns Hopkins-sykehuset i 1951 på grunn av unormale blødninger fra skjeden, og fikk senere behandling for livmorhalskreft. Den første behandlingen besto i at det ble tatt vevsprøver fra livmorhalsen hennes uten hennes samtykke. Biopsien fra livmorhalsen ga vevsprøver til George Otto Geys kliniske undersøkelse, som ble studert i vevskulturlaboratoriet. I motsetning til tidligere prøver, noterte Geys laboratorieassistent at cellene fordoblet seg hver 20.-24. time og ekspanderte raskt. Gey oppformerte livmorhalskreftcellene like før Lacks' død, og de var den første levedyktige in vitro-cellelinjen fra mennesker. Cellene ble oppkalt etter de to første bokstavene i Henrietta Lacks' fornavn og etternavn, og ble gitt til alle forskere som ba om dem for å fremme forskningen.
Selv om cellene ble samlet inn uten Lacks' eller hennes families tillatelse, var det verken nødvendig eller vanlig å be om tillatelse på den tiden. Det var ingen plikt til å advare pasienter eller deres familiemedlemmer om at kasserte eller kirurgisk innsamlede celler var legens eller helseinstitusjonens eiendom. På 1970-tallet ble Henriettas egentlige navn avslørt gjennom en offentlig lekkasje, og Lacks-familien ble bedt om DNA-prøver for å bistå i arbeidet med å identifisere kontaminerte cellelinjer. HeLa-cellelinjen stammer fra en prøve av Lacks' livmorhalsvev, og den har blitt mangedoblet i cellekulturer i et omfang som langt overstiger det totale antallet celler i kroppen hennes. Det finnes flere stammer av HeLa-celler som fortsetter å mutere i cellekulturer, men alle er etterkommere av tumorcellene som ble hentet ut fra Lacks.
Å rette opp historiske urettferdigheter
Historien om Henrietta Lacks og utvinningen av HeLa-celler uten hennes viten eller samtykke har satt i gang en diskurs om etikken i medisinsk forskningspraksis og beskyttelsen av individuelle rettigheter, særlig når det gjelder bruken av humant biologisk materiale i vitenskapen. Henrietta Lacks ble uten å vite det kilden til den første udødelige menneskelige cellelinjen, som siden har ført til utallige vitenskapelige gjennombrudd. Erkjennelsen av dette etiske overtrampet har ført til et skifte i retning av strengere samtykkeprosesser og en økt bevissthet om forskernes moralske forpliktelser. Denne saken har ikke bare satt søkelyset på behovet for reformer i forskningspraksisen, men også utløst en bredere samtale om rettferdighet, respekt og anerkjennelse i medisinsk forskning, noe som har ført til innsats for å rette opp tidligere urettferdigheter og sikre at bidragsytere til vitenskapelige fremskritt anerkjennes og behandles med verdighet.
Thermo Fisher og HeLa-celler
Søksmålet mot bioteknologiselskapet Thermo Fisher Scientific i forbindelse med HeLa-celler hadde sitt utspring i en dypere etisk og juridisk debatt om kommersialisering av biologisk materiale som er utvunnet fra enkeltpersoner uten deres samtykke. Saken dreide seg om HeLa-cellelinjen, som førte til betydelige vitenskapelige gjennombrudd, blant annet utviklingen av poliovaksinen og fremskritt innen kreftbehandling.
Søksmålet satte søkelyset på flere etiske problemstillinger: enkeltpersoners og deres familiers rettigheter til sitt biologiske materiale, den historiske konteksten for å ta prøver fra marginaliserte individer uten samtykke, og ansvaret til selskaper som drar nytte av slikt materiale. Saken mot Thermo Fisher Scientific satte søkelyset på behovet for klarere retningslinjer og etiske standarder for bruk av humant biologisk materiale i forskning og handel, for å sikre respekt for enkeltpersoners rettigheter og en rettferdig fordeling av fordelene som følger av vitenskapelige oppdagelser.
For en detaljert gjennomgang av opprinnelsen, rettssakene og forlikene rundt HeLa-cellene, se artikkelen "HeLaCells: Historie, søksmål og forlik"
Fascinerende egenskaper ved HeLa-celler
HeLa-celler er enkle å dyrke og formerer seg raskt, og de er også kjent for sin høye mottakelighet for virusinfeksjoner. De er spesielt mottakelige for humant adenovirus 3, encefalomyokardittvirus og poliovirus 1, 2 og 3. Denne egenskapen gjør HeLa-celler viktige for studier av disse virusenes replikasjon, oppbygging og patogenese, og for utvikling av nye antivirale strategier. I tillegg er HeLa-celler mye brukt som transfeksjonsverter for å studere genfunksjon og -regulering, rekombinant proteinproduksjon og genterapi.
- Selv for å være kreftceller har HeLa-celler en unormalt høy celleproliferasjonsrate og ubegrenset levetid, noe som gjør dem ypperlige for vitenskapelige undersøkelser.
- HeLa-celler har en aktiv telomeraseform, noe som muliggjør ubegrenset celledeling og udødelighet.
- HeLa-celler overvinner Hayflick-grensen, det maksimale antallet celledelinger de fleste normale celler kan gjennomgå før de blir senesente.
- HeLa-celler har et hypertriploid kromosomantall (3n+). Det gjennomsnittlige kromosomantallet i HeLa-celler er 82, men kan variere fra 70 til 164 (i stedet for det vanlige diploide tallet på 46). Disse kromosomene kalles "HeLa-signaturkromosomer". Hela-celler har en kompleks karyotype som kjennetegnes av en høy grad av aneuploidi og strukturelle rearrangementer. HeLa-celler har et lite telosentrisk kromosom i 98 % av cellene og 100 % aneuploidi i 1385 celler som ble undersøkt. Disse kromosomavvikene spiller en viktig rolle for HeLa-cellenes raske vekst og udødelighet, og er også forbundet med livmorhalskreft.
- På grunn av horisontal genoverføring fra humant papillomavirus 18 (HPV18) til humane livmorhalsceller har HeLa-cellene et annet genom enn Henrietta Lacks.
HeLa-cellenes struktur
HeLa-celler har en diameter på 10-20 µm, avhengig av dyrkingsforholdene. De fleste pattedyrceller har en diameter på mellom 10 og 100 µm. En av de minste humane cellene, de røde blodcellene, har en diameter på ca. 8 µm. På den annen side kan muskelfiberceller og nevroner være ekstremt lange.
Forskningsfremskritt takket være HeLa
HeLa-celler har stått i sentrum for betydelige forskningsframskritt, inkludert oppdagelser innen genetikk, virologi og terapeutisk utvikling. HeLa-cellelinjen har blitt brukt til å studere kreft, AIDS, effekten av stråling og giftstoffer, genkartlegging og utallige andre vitenskapelige prosjekter. Det er publisert over 60 000 vitenskapelige artikler om HeLa, og antallet øker med mer enn 300 hver måned.
Utryddelse av polio
På 1950-tallet testet Jonas Salk den første poliovaksinen ved hjelp av HeLa-celler. Disse cellene var mottakelige for poliomyelittinfeksjon, noe som førte til at de infiserte cellene døde. HeLa-celler var derfor svært etterspurt til testing av poliovaksiner, fordi resultatene var lett tilgjengelige.
Virologi
HeLa-celler har blitt infisert med en rekke virus, deriblant HIV, zika, herpes og kusma, for å teste og utvikle nye vaksiner og legemidler. Dr. Richard Axel oppdaget at HeLa-celler kan infiseres med HIV ved å tilsette CD4-proteinet, slik at viruset kan studeres. HeLa-celler har blitt brukt til å forske på papillomavirus E2-uttrykk og apoptose, og de har også spilt en viktig rolle i utviklingen av vaksiner mot humant papillomavirus (HPV).
Kreft
HeLa-celler har blitt brukt til en rekke kreftstudier, blant annet på kjønnssteroidhormoner som østradiol, østrogen og østrogenreseptorer, og østrogenlignende forbindelser som quercetin og dets kreftforebyggende egenskaper. HeLa-celler har også blitt brukt til å studere effekten av flavonoider og antioksidanter sammen med østradiol på spredning av kreftceller.
Andre bemerkelsesverdige bruksområder inkluderer
- Kreftbehandlinger: Hela-celler var avgjørende for utviklingen av kreftmedisiner, som for eksempel camptothecin, et FDA-godkjent legemiddel for behandling av eggstokk-, lunge- og livmorhalskreft.
- Thalidomid og myelomatose: HeLa-celler ble brukt til å illustrere hvordan medisinen thalidomid, som opprinnelig ble brukt mot morgenkvalme, kan forårsake medfødte funksjonshemninger, noe som førte til at den ble brukt i behandlingen av myelomatose.
- Forståelse av hiv og aids: Avsløringen av at HIV hadde vanskeligheter med å infisere HeLa-celler, bidro til at forskerne fikk en bedre forståelse av viruset, noe som åpnet døren for utvikling av medisiner mot HIV og AIDS.
- Cellulær aldring: HeLa-celler har gjort det mulig for forskere å utforske aldringens biologi og sykdommene som forårsaker for tidlig aldring, noe som har ført til oppdagelsen av regenererbare kromosomer som forhindrer celledegenerasjon og -skade over tid.
- Blodsykdommer: HeLa-celler ble brukt til å evaluere effekten av hydroksyurea mot ulike maligne blodsykdommer og anemi; hydroksyurea brukes nå til å behandle sigdcellesykdom og maligne hvite blodlegemer.
- Røntgenstråler: I 1956 brukte forskere HeLa-celler til å undersøke effekten av røntgenstråling på levende organismer, og fikk en bedre forståelse av farene ved høye og gjentatte doser stråling fra medisinske røntgenstråler.
- Innovative oppdagelser: HeLa-celler har spilt en avgjørende rolle i flere viktige oppdagelser innen biologi, noe som har ført til fremskritt innen kreftmedisiner, kunnskap om HIV/AIDS og mye mer.
- Cellulær aldring: Forskere som brukte HeLa-celler, ble tildelt Nobelprisen for sine funn om cellulær aldring og forebygging av celledegenerasjon og -skade over tid.
Utforsk HeLa-celler og deres derivater
Hva er potensielt udødeliggjorte celler?
Udødeliggjorte cellelinjer er celler som har blitt modifisert slik at de deler seg kontinuerlig og kan dyrkes over lange perioder. De kommer fra kilder med kromosomavvik eller mutasjoner og kan stamme fra svulster. For å fortsette veksten deler forskerne noen av cellene i nye cellekulturkar og formerer dem for videre eksperimenter.
HeLa-celler, i likhet med andre cellelinjer, regnes som "udødelige" fordi de kan dele seg i det uendelige i cellekulturflasker så lenge de primære betingelsene for celleoverlevelse opprettholdes (dvs. at de får støtte og pleie i et passende miljø). Det finnes mange ulike stammer av HeLa-celler fordi de stadig muterer i cellekulturer, men de stammer alle fra de samme Lacks-svulstcellene. Antallet HeLa-celler som formeres i cellekulturer, overgår langt det som finnes i Henrietta Lacks' kropp.
Produksjon, kvalitetskontroll og holdbarhet av HeLa-celler
HeLa-celler kan dyrkes og høstes ved hjelp av standard cellekulturmetoder ved rundt 80-90 % konfluens. Cellene er relativt enkle å manipulere og kan dyrkes i ulike omgivelser.
Slik tiner du frosne HeLa-celler
- Sett kryovialene i et antibakterielt 37 °C varmt vannbad med rent vann.
- Tine raskt i 40 til 60 sekunder. Hetteglasset tas ut og overføres til et sterilt strømningsskap.
- Tørk av hetteglasset med 70 % alkohol, og overfør cellesuspensjonen til et 15 ml sentrifugerør som inneholder 8 ml dyrkingsmedium.
- Rekonstituer cellene, sentrifuger ved 300 x g i tre minutter, og kast supernatanten (alternativt kan du fortynne med medium og fjerne frysemediet 24 timer senere hvis du ikke sentrifugerer med en gang).
- Overfør cellene suspendert i 10 ml nytt dyrkingsmedium til to T25-cellekulturkolber.
Subkulturering av HeLa-celler
- Fjern det gamle mediet fra cellekulturkolben.
- Skyll de adherente cellene med PBS uten kalsium og magnesium. Bruk 3-5 ml PBS for T25-cellekulturkolber og 5-10 ml for T75-cellekulturkolber.
- Tilsett Accutase til celledyrkningskolben. Bruk 1-2 ml per T25-cellekulturkolbe og 2,5 ml per T75-cellekulturkolbe. Sørg for at cellearket er helt dekket.
- Inkuber celledyrkingskolben ved omgivelsestemperatur i 8-10 minutter.
- Resuspender cellene forsiktig med mediet. Tilsett 10 ml medium, og pipetter forsiktig opp og ned for å bryte opp celleaggregater.
- Sentrifuger cellesuspensjonen i 3 minutter ved 300 x g.
- Resuspender cellene i nytt medium.
- Fordel de resuspenderte cellene i nye cellekulturkolber som inneholder nytt medium.
- Oppbevar cellene i flytende nitrogen for langtidsoppbevaring.
Ved å følge disse trinnene kan du subkultivere celler og opprettholde en sunn cellekultur for fremtidige eksperimenter.