Opublikowano: 2023 r. | Ostatnia aktualizacja: maj 2026 r.
Komórki HeLa: rewolucja w badaniach naukowych
Od momentu ich odkrycia w 1951 r. komórki HeLa, szczep nieśmiertelnych komórek nazwanych na cześć Henrietty Lacks, są szeroko wykorzystywane w badaniach naukowych. Henrietta Lacks, 31-letnia Afroamerykanka, matka pięciorga dzieci, zmarła w tym samym roku, w którym zdiagnozowano u niej raka szyjki macicy. George Otto Gey, dyrektor Laboratorium Hodowli Tkankowej w Szpitalu Johna Hopkinsa, pobrał i namnożył jej komórki raka szyjki macicy, które okazały się wyjątkowo odporne i płodne, co umożliwiło ich szerokie zastosowanie w badaniach naukowych. W przeciwieństwie do innych komórek ludzkich, komórki HeLa można było utrzymywać i namnażać in vitro, co stanowiło znaczny postęp w badaniach medycznych.
- Pożywka hodowlana
Zobacz stronę produktu - Czas podwojenia
Zobacz stronę produktu - Typ wzrostu
Adhezyjny - Poziom bezpieczeństwa biologicznego
BSL-1 - Dostępne w
Cytion — Zamów komórki HeLa
Historia i chronologia komórek HeLa
Henrietta Lacks, czarnoskóra plantatorka tytoniu, została przewieziona do szpitala Johns Hopkins w 1951 r. z powodu nieprawidłowego krwawienia z pochwy, a następnie poddana leczeniu raka szyjki macicy. Jej pierwsza terapia polegała na pobraniu próbek tkanki z szyjki macicy bez jej zgody. Biopsja szyjki macicy dostarczyła próbek tkanki do badań klinicznych George'a Otto Geya, które były badane w laboratorium hodowli tkankowej. W przeciwieństwie do wcześniejszych próbek, asystent laboratoryjny Geya zauważył, że komórki podwajały się co 20–24 godziny i szybko się rozrastały. Gey namnożył komórki raka szyjki macicy tuż przed śmiercią Lacks i były one pierwszą żywotną ludzką linią komórkową in vitro. Komórki zostały nazwane na cześć dwóch pierwszych liter imienia i nazwiska Henrietty Lacks i zostały przekazane każdemu naukowcowi, który poprosił o nie w celu rozwoju badań.
Mimo że komórki zostały pobrane bez zgody Lacks lub jej rodziny, w tamtym czasie zgoda ta nie była ani konieczna, ani powszechnie wymagana. Nie istniał obowiązek ostrzegania pacjentów ani członków ich rodzin, że materiały wyrzucone lub uzyskane chirurgicznie stanowiły własność lekarza lub placówki medycznej. W latach 70. w wyniku publicznego wycieku ujawniono prawdziwe imię Henrietty, a rodzina Lacksów została poproszona o próbki DNA w celu pomocy w identyfikacji zanieczyszczonych linii komórkowych. Linia komórkowa HeLa pochodzi z próbki tkanki szyjki macicy Lacks i została namnożona w hodowli komórkowej w stopniu znacznie przekraczającym całkowitą liczbę komórek w jej ciele. Istnieje kilka szczepów komórek HeLa, ponieważ nadal mutują one w hodowlach komórkowych, ale wszystkie są potomkami komórek nowotworowych pobranych od Lacks.
Naprawianie historycznych krzywd
Historia Henrietty Lacks i pozyskania komórek HeLa bez jej wiedzy i zgody wywołała dyskusję na temat etyki praktyk badawczych w medycynie oraz ochrony praw jednostki, zwłaszcza w odniesieniu do wykorzystania ludzkich materiałów biologicznych w nauce. Henrietta Lacks nieświadomie stała się źródłem pierwszej nieśmiertelnej linii komórek ludzkich, która od tego czasu doprowadziła do niezliczonych przełomów naukowych. Uświadomienie sobie tego etycznego wykroczenia stało się katalizatorem zmian w kierunku bardziej rygorystycznych procesów uzyskiwania zgody oraz zwiększonej świadomości moralnych obowiązków naukowców. Sprawa ta nie tylko uwypukliła potrzebę reformy praktyk badawczych, ale także wywołała szerszą dyskusję na temat sprawiedliwości, szacunku i uznania w badaniach medycznych, prowadząc do wysiłków mających na celu naprawienie przeszłych niesprawiedliwości oraz zapewnienie, że osoby przyczyniające się do postępu naukowego są doceniane i traktowane z godnością.
Thermo Fisher i komórki HeLa
Pozew przeciwko firmie biotechnologicznej Thermo Fisher Scientific dotyczący komórek HeLa wynikał z głębszej debaty etycznej i prawnej na temat komercjalizacji materiałów biologicznych pochodzących od osób fizycznych bez ich zgody. Sprawa dotyczyła linii komórkowej HeLa, która doprowadziła do znaczących przełomów naukowych, w tym opracowania szczepionki przeciwko polio i postępów w leczeniu raka.
Pozew ujawnił kilka kwestii etycznych: prawa osób i ich rodzin do materiałów biologicznych, historyczny kontekst pobierania próbek od osób marginalizowanych bez ich zgody oraz odpowiedzialność firm czerpiących korzyści z takich materiałów. Sprawa przeciwko firmie Thermo Fisher Scientific podkreśliła potrzebę ustanowienia jaśniejszych zasad i standardów etycznych dotyczących wykorzystania ludzkich materiałów biologicznych w badaniach naukowych i handlu, zapewniających poszanowanie praw osób fizycznych oraz sprawiedliwy podział korzyści wynikających z odkryć naukowych.
Aby zapoznać się ze szczegółowym omówieniem pochodzenia komórek HeLa, sporów prawnych i rozstrzygnięć z nimi związanych, przeczytaj nasz artykuł „Komórki HeLa: historia, proces sądowy i ugody ”.
Fascynujące cechy komórek HeLa
Komórki HeLa są łatwe w hodowli i szybko się namnażają, a ponadto znane są ze swojej dużej podatności na infekcje wirusowe. Są one szczególnie podatne na ludzki adenowirus 3, wirusa zapalenia mózgu i mięśnia sercowego oraz wirusy polio 1, 2 i 3. Ta cecha sprawia, że komórki HeLa są niezbędne do badania replikacji, montażu i patogenezy tych wirusów oraz opracowywania nowych strategii przeciwwirusowych. Ponadto komórki HeLa są szeroko stosowane jako gospodarze transfekcji do badania funkcji i regulacji genów, produkcji białek rekombinowanych oraz terapii genowej.
- Nawet w przypadku komórek nowotworowych komórki HeLa charakteryzują się nienormalnie wysokim tempem proliferacji i nieograniczoną długością życia, co czyni je doskonałym obiektem badań naukowych.
- Komórki HeLa posiadają aktywną formę telomerazy, umożliwiającą nieograniczony podział komórkowy i nieśmiertelność.
- Komórki HeLa przekraczają limit Hayflicka, czyli maksymalną liczbę podziałów komórkowych, jaką większość normalnych komórek może przejść przed starzeniem się.
- Komórki HeLa mają hipertriploidalną liczbę chromosomów (3n+). Średnia liczba chromosomów w komórkach HeLa wynosi 82, ale może wynosić od 70 do 164 (zamiast standardowej liczby diploidalnej wynoszącej 46). Chromosomy te określa się mianem „chromosomów charakterystycznych dla komórek HeLa”. Komórki HeLa charakteryzują się złożonym kariotypem, dla którego typowy jest wysoki stopień aneuploidii oraz rearanżacje strukturalne. Komórki HeLa mają mały chromosom telocentryczny w 98% komórek i 100% aneuploidię w 1385 zbadanych komórkach. Te nieprawidłowości chromosomowe odgrywają istotną rolę w szybkim tempie wzrostu i nieśmiertelności komórek HeLa, a także są związane z rakiem szyjki macicy.
- Ze względu na horyzontalny transfer genów z wirusa brodawczaka ludzkiego 18 (HPV18) do ludzkich komórek szyjki macicy, komórki HeLa mają genom różniący się od genomu Henrietty Lacks.
Budowa komórek HeLa
Komórki HeLa mają średnicę 10–20 µm, w zależności od warunków hodowli. Większość komórek ssaków ma średnicę od 10 do 100 µm. Jedne z najmniejszych komórek ludzkich, czerwone krwinki, mają średnicę około 8 µm. Z drugiej strony komórki włókien mięśniowych i neurony mogą być niezwykle długie.
Postępy w badaniach naukowych dzięki komórkom HeLa
Komórki HeLa odegrały kluczową rolę w znaczących postępach badawczych, w tym w odkryciach w dziedzinie genetyki, wirusologii i rozwoju terapii. Linia komórkowa HeLa została wykorzystana do badań nad rakiem, AIDS, skutkami promieniowania i toksyn, mapowaniem genów oraz niezliczoną ilością innych przedsięwzięć naukowych. Opublikowano ponad 60 000 artykułów naukowych dotyczących badań nad komórkami HeLa, a liczba ta rośnie o ponad 300 miesięcznie.
Wyeliminowanie polio
W latach 50. XX wieku Jonas Salk przetestował pierwszą szczepionkę przeciwko polio, wykorzystując komórki HeLa. Komórki te były podatne na zakażenie wirusem polio, co powodowało śmierć zakażonych komórek. W rezultacie komórki HeLa cieszyły się dużym popytem do testowania szczepionek przeciwko polio, ponieważ wyniki były łatwo dostępne.
Wirusologia
Komórki HeLa zostały zakażone wieloma wirusami, w tym HIV, Zika, opryszczką i świnką, w celu testowania i opracowywania nowych szczepionek i leków. Dr Richard Axel odkrył, że komórki HeLa można zakażać wirusem HIV poprzez dodanie białka CD4, co pozwala na badanie wirusa. Komórki HeLa wykorzystywano do badań nad ekspresją białka E2 wirusa brodawczaka oraz apoptozą, a także odegrały one istotną rolę w opracowywaniu szczepionek przeciwko wirusowi brodawczaka ludzkiego (HPV).
Rak
Komórki HeLa były wykorzystywane w licznych badaniach nad rakiem, w tym nad hormonami płciowymi, takimi jak estradiol, estrogen i receptory estrogenowe, oraz związkami estrogenopodobnymi, takimi jak kwercetyna i jej właściwości zapobiegające nowotworom. Komórki HeLa były również wykorzystywane do badania wpływu flawonoidów i przeciwutleniaczy wraz z estradiolem na proliferację komórek nowotworowych.
Inne godne uwagi zastosowania obejmują
- Leczenie nowotworów: Komórki HeLa odegrały kluczową rolę w tworzeniu leków przeciwnowotworowych, takich jak kamptotecyna, zatwierdzony przez FDA lek stosowany w leczeniu raka jajnika, płuc i szyjki macicy.
- Talidomid i szpiczak mnogi: Komórki HeLa wykorzystano do wykazania, w jaki sposób lek talidomid, początkowo stosowany w leczeniu porannych mdłości, może powodować wrodzone wady rozwojowe, co doprowadziło do jego zastosowania w leczeniu szpiczaka mnogiego.
- Zrozumienie HIV i AIDS: Odkrycie, że wirus HIV miał trudności z zakażeniem komórek HeLa, poprawiło zrozumienie wirusa przez naukowców, otwierając drzwi do opracowania leków na HIV i AIDS.
- Starzenie się komórek: Komórki HeLa umożliwiły naukowcom badanie biologii starzenia się oraz chorób powodujących przedwczesne starzenie się, co doprowadziło do odkrycia regenerujących się chromosomów, które zapobiegają degeneracji komórek i uszkodzeniom w miarę upływu czasu.
- Zaburzenia krwi: Komórki HeLa zostały wykorzystane do oceny skuteczności hydroksymocznika w leczeniu różnych nowotworów krwi i anemii; hydroksymocznik jest obecnie stosowany w leczeniu anemii sierpowatej i nowotworów białych krwinek.
- Promieniowanie rentgenowskie: W 1956 roku naukowcy wykorzystali komórki HeLa do zbadania wpływu promieniowania rentgenowskiego na żywe organizmy, uzyskując lepsze zrozumienie zagrożeń związanych z wysokimi i powtarzającymi się dawkami promieniowania rentgenowskiego stosowanego w medycynie.
- Przełomowe odkrycia: Komórki HeLa odegrały kluczową rolę w kilku znaczących odkryciach w dziedzinie biologii, prowadząc do postępów w medycynie onkologicznej, wiedzy na temat HIV/AIDS i nie tylko.
- Starzenie się komórek: Naukowcy wykorzystujący komórki HeLa otrzymali Nagrodę Nobla za swoje odkrycia dotyczące starzenia się komórek oraz zapobiegania ich degeneracji i uszkodzeniom w miarę upływu czasu.
Poznaj komórki HeLa i ich pochodne
Czym są komórki potencjalnie nieśmiertelne?
Nieśmiertelne linie komórkowe to komórki, które zostały zmodyfikowane tak, aby dzieliły się w sposób ciągły i mogły być hodowane przez długi czas. Pochodzą one ze źródeł z nieprawidłowościami chromosomowymi lub mutacjami i mogą pochodzić z nowotworów. Aby kontynuować wzrost, naukowcy dzielą część komórek do nowych naczyń do hodowli komórkowej i namnażają je do dalszych eksperymentów.
Komórki HeLa, podobnie jak inne linie komórkowe, są uważane za „nieśmiertelne”, ponieważ mogą dzielić się w nieskończoność w kolbach do hodowli komórkowej, o ile utrzymane są podstawowe warunki przetrwania komórek (tj. są one wspierane i pielęgnowane w odpowiednim środowisku). Istnieje wiele szczepów komórek HeLa, ponieważ ulegają one ciągłym mutacjom w hodowlach komórkowych, ale wszystkie pochodzą z tych samych komórek nowotworowych Lacks. Liczba komórek HeLa rozmnożonych w hodowlach komórkowych znacznie przewyższa liczbę komórek znalezionych w ciele Henrietty Lacks.
Produkcja komórek HeLa, kontrola jakości i okres przydatności
Komórki HeLa można hodować i zbierać przy użyciu standardowych metod hodowli komórkowej przy około 80–90% konfluencji. Komórki te są stosunkowo łatwe w obróbce i można je hodować w różnych warunkach.
Jak rozmrozić zamrożone komórki HeLa
- Umieść probówkę kriogeniczną w antybakteryjnej łaźni wodnej o temperaturze 37°C z czystą wodą.
- Szybko rozmrażaj przez 40 do 60 sekund. Fiolkę należy wyjąć i przenieść do sterylnej komory przepływowej.
- Przetrzeć fiolkę 70% alkoholem i przenieść zawiesinę komórek do probówki wirówkowej o pojemności 15 ml zawierającej 8 ml pożywki hodowlanej.
- Odtworzyć komórki, odwirować przy 300 x g przez trzy minuty i odrzucić supernatant (alternatywnie, rozcieńczyć pożywką i usunąć pożywkę zamrażającą 24 godziny później, jeśli nie odwirowuje się od razu).
- Przenieść komórki zawieszone w 10 ml nowej pożywki hodowlanej do dwóch kolb do hodowli komórek T25.
Subkulturowanie komórek HeLa
- Usunąć stare podłoże z kolby do hodowli komórek.
- Płukać przylegające komórki za pomocą PBS bez wapnia i magnezu. Użyć 3–5 ml PBS dla kolb do hodowli komórek T25 oraz 5–10 ml dla kolb T75.
- Dodać Accutase do kolby do hodowli komórek. Użyć 1–2 ml na kolbę T25 i 2,5 ml na kolbę T75. Upewnić się, że warstwa komórek jest całkowicie pokryta.
- Inkubować kolbę do hodowli komórkowej w temperaturze otoczenia przez 8–10 minut.
- Ostrożnie zawiesić komórki w pożywce. Dodać 10 ml pożywki i delikatnie pipetować w górę i w dół, aby rozbić agregaty komórkowe.
- Wrzucić zawiesinę komórek do wirówki na 3 minuty przy 300 x g.
- Resuspendować komórki w świeżej pożywce.
- Przenieść zawieszone komórki do nowych kolb do hodowli komórkowej zawierających świeżą pożywkę.
- W celu długotrwałego przechowywania komórki należy umieścić w ciekłym azocie.
Postępując zgodnie z tymi krokami, można przeprowadzić subkulturę komórek i utrzymać zdrową hodowlę komórkową do przyszłych eksperymentów.