Celulele HeLa: Revoluționarea cercetării
De la descoperirea lor în 1951, celulele Hela, o tulpină de celule imortalizate numită după Henrietta Lacks, au fost utilizate pe scară largă în studiile științifice. Henrietta Lacks, o afro-americană de 31 de ani, mamă a cinci copii, a fost diagnosticată cu cancer de col uterin în același an în care a murit. George Otto Gey, directorul Laboratorului de cultură a țesuturilor de la Spitalul Johns Hopkins, a colectat și multiplicat celulele carcinomului de col uterin, care s-au dovedit extrem de rezistente și prolifice, permițând aplicarea lor pe scară largă în cercetarea științifică. Spre deosebire de alte celule umane, celulele HeLa au putut fi menținute și multiplicate in vitro, reprezentând un progres considerabil în cercetarea medicală.
Istoria și cronologia celulelor Hela
Henrietta Lacks, o cultivatoare de tutun de culoare, a fost dusă la spitalul Johns Hopkins în 1951 pentru sângerări vaginale anormale și a primit ulterior tratament pentru cancer de col uterin. Prima sa terapie a constat în prelevarea de mostre de țesut din colul uterin fără consimțământul ei. Biopsia cervicală a produs eșantioane de țesut pentru examinarea clinică a lui George Otto Gey, care au fost studiate în laboratorul de culturi tisulare. Spre deosebire de eșantioanele anterioare, asistentul de laborator al lui Gey a observat că celulele se dublau la fiecare 20-24 de ore și se extindeau rapid. Gey a propagat celulele canceroase de col uterin chiar înainte de moartea lui Lacks, iar acestea au fost prima linie celulară umană in vitro viabilă. Celulele au fost denumite după primele două litere ale numelui și prenumelui Henriettei Lacks și au fost oferite oricărui om de știință care le solicita pentru a avansa în cercetare.
Chiar dacă celulele au fost colectate fără permisiunea lui Lacks sau a familiei sale, permisiunea nu era nici necesară și nici solicitată în mod obișnuit la acea vreme. Nu exista nicio obligație de a avertiza pacienții sau membrii familiilor acestora că materialele aruncate sau obținute chirurgical erau proprietatea medicului sau a unității medicale. În anii 1970, o scurgere de informații a dezvăluit numele real al Henriettei, iar familiei Lacks i s-au cerut mostre de ADN pentru a ajuta la identificarea liniilor celulare contaminate. Linia celulară HeLa provine dintr-un eșantion de țesut cervical al lui Lacks și a fost multiplicată în culturi celulare într-o măsură care depășește cu mult numărul total de celule din corpul acesteia. Există mai multe tulpini de celule HeLa, care continuă să sufere mutații în culturile de celule, dar toate sunt descendenții celulelor tumorale extrase de la Lacks.
Abordarea erorilor istorice
Povestea care o înconjoară pe Henrietta Lacks și obținerea de celule HeLa fără știința sau consimțământul acesteia a declanșat un discurs privind etica practicilor de cercetare medicală și protecția drepturilor individuale, în special în ceea ce privește utilizarea materialelor biologice umane în știință. Henrietta Lacks a devenit, fără să știe, sursa primei linii de celule umane nemuritoare, care a condus de atunci la nenumărate descoperiri științifice. Realizarea acestei greșeli etice a catalizat o schimbare în direcția unor procese de consimțământ mai riguroase și a unei conștientizări sporite a obligațiilor morale ale cercetătorilor. Acest caz nu numai că a evidențiat necesitatea reformării practicilor de cercetare, dar a declanșat, de asemenea, o discuție mai amplă cu privire la justiție, respect și recunoaștere în cercetarea medicală, ceea ce a condus la eforturi de rectificare a nedreptăților din trecut și de asigurare a faptului că cei care contribuie la progresul științific sunt recunoscuți și tratați cu demnitate.
Thermo Fisher și celulele HeLa
Procesul intentat împotriva companiei de biotehnologie Thermo Fisher Scientific în legătură cu celulele HeLa își are rădăcinile într-o dezbatere etică și juridică mai profundă privind comercializarea materialelor biologice obținute de la persoane fără consimțământul acestora. Cazul s-a axat pe linia celulară HeLa, care a condus la descoperiri științifice semnificative, inclusiv la dezvoltarea vaccinului împotriva poliomielitei și la progrese în tratamentul cancerului.
Procesul a scos la iveală mai multe considerente etice: drepturile persoanelor și ale familiilor acestora asupra materialelor lor biologice, contextul istoric al prelevării de probe de la persoane marginalizate fără consimțământul acestora și responsabilitățile companiilor care beneficiază de astfel de materiale. Cazul împotriva Thermo Fisher Scientific a evidențiat necesitatea unor politici și standarde etice mai clare în ceea ce privește utilizarea materialelor biologice umane în cercetare și comerț, asigurând respectarea drepturilor persoanelor și partajarea echitabilă a beneficiilor rezultate din descoperirile științifice.
Pentru o explorare detaliată a originilor, bătăliilor juridice și soluțiilor privind celulele HeLa, consultați articolul nostru"HeLa Cells: Istorie, proces și soluționări"
Caracteristici fascinante ale celulelor HeLa
Celulele HeLa sunt ușor de cultivat și se înmulțesc rapid și sunt, de asemenea, cunoscute pentru sensibilitatea lor ridicată la infecțiile virale. Ele sunt deosebit de sensibile la adenovirusul uman 3, la virusul encefalomiocarditei și la poliovirusul 1, 2 și 3. Această caracteristică face ca celulele HeLa să fie esențiale pentru studiul replicării, asamblării și patogenezei acestor virusuri și pentru dezvoltarea de noi strategii antivirale. În plus, celulele HeLa sunt utilizate pe scară largă ca gazde de transfecție pentru studiul funcției și reglării genelor, producerea de proteine recombinante și terapia genică.
- Chiar și pentru celulele canceroase, celulele HeLa au o rată anormal de mare de proliferare celulară și o durată de viață nelimitată, ceea ce le face excelente pentru cercetarea științifică.
- Celulele HeLa au o formă activă de telomerază, permițând diviziunea celulară nelimitată și nemurirea.
- Celulele HeLa depășesc limita Hayflick, numărul maxim de diviziuni celulare pe care majoritatea celulelor normale le pot suferi înainte de a deveni senescente.
- Celulele HeLa au un număr cromozomial hipertriploid (3n+). Numărul mediu de cromozomi în celulele HeLa este de 82, dar poate varia de la 70 la 164 (mai degrabă decât numărul diploid standard de 46). Acești cromozomi sunt denumiți "cromozomi semnătură HeLa". Celulele Hela au un cariotip complex caracterizat printr-un grad ridicat de aneuploidie și rearanjamente structurale. Celulele HeLa prezintă un cromozom telocentric mic în 98% din celule și o aneuploidie de 100% în 1385 de celule examinate. Aceste anomalii cromozomiale joacă un rol esențial în rata de creștere rapidă și nemurirea celulelor HeLa și sunt, de asemenea, asociate cu cancerul de col uterin.
- Datorită transferului orizontal de gene de la papilomavirusul uman 18 (HPV18) la celulele cervicale umane, celulele HeLa au un genom diferit de cel al Henriettei Lacks.
Structura celulelor HeLa
Celulele HeLa au un diametru de 10 - 20 µm, în funcție de condițiile de cultură. Majoritatea celulelor mamiferelor au un diametru cuprins între 10 și 100 µm. Una dintre cele mai mici celule umane, celulele roșii din sânge, are un diametru de aproximativ 8 µm. Pe de altă parte, celulele fibrelor musculare și neuronii pot fi extrem de lungi.
Progrese în cercetare datorită celulelor HeLa
Celulele HeLa au stat la baza unor progrese semnificative în cercetare, inclusiv descoperiri în genetică, virologie și dezvoltare terapeutică. Linia celulară HeLa a fost utilizată pentru a studia cancerul, SIDA, efectele radiațiilor și toxinelor, cartografierea genelor și nenumărate alte activități științifice. Peste 60 000 de articole științifice au fost publicate pe baza cercetării HeLa, numărul acestora crescând cu peste 300 lunar.
Eradicarea poliomielitei
În anii 1950, Jonas Salk a testat primul vaccin împotriva poliomielitei folosind celule HeLa. Aceste celule erau susceptibile la infecția cu poliomielită, ceea ce ducea la moartea celulelor infectate. Ca urmare, celulele HeLa au fost foarte solicitate pentru testarea vaccinurilor împotriva poliomielitei, deoarece rezultatele erau disponibile imediat.
Virologie
Celulele HeLa au fost infectate cu numeroși viruși, inclusiv HIV, Zika, herpes și oreion, pentru a testa și dezvolta noi vaccinuri și medicamente. Dr. Richard Axel a descoperit că celulele HeLa pot fi infectate cu HIV prin adăugarea proteinei CD4, astfel încât virusul să poată fi studiat. Celulele HeLa au fost utilizate pentru a cerceta expresia și apoptoza papilomavirusului E2 și au jucat, de asemenea, un rol esențial în dezvoltarea vaccinurilor împotriva papilomavirusului uman (HPV).
Cancerul
Celulele HeLa au fost utilizate pentru numeroase studii privind cancerul, inclusiv hormonii steroizi sexuali precum estradiolul, estrogenul și receptorii de estrogen și compușii asemănători estrogenului, precum quercetina și proprietățile sale de prevenire a cancerului. Celulele HeLa au fost, de asemenea, utilizate pentru a studia efectele flavonoidelor și antioxidanților cu estradiol asupra proliferării celulelor canceroase.
Alte aplicații notabile includ
- Tratamente împotriva cancerului: Celulele Hela au fost esențiale în crearea medicamentelor împotriva cancerului, cum ar fi camptotecina, o substanță farmaceutică aprobată de FDA pentru tratarea cancerului ovarian, pulmonar și de col uterin.
- Talidomida și mielomul multiplu: Celulele HeLa au fost utilizate pentru a ilustra modul în care medicamentul talidomidă, care a fost inițial utilizat pentru grețurile matinale, poate provoca dizabilități congenitale, ceea ce a condus la utilizarea sa în tratamentul mielomului multiplu.
- Înțelegerea HIV și a SIDA: Dezvăluirea faptului că HIV are dificultăți în infectarea celulelor HeLa a îmbunătățit înțelegerea virusului de către cercetători, deschizând calea pentru dezvoltarea medicamentelor pentru HIV și SIDA.
- Îmbătrânirea celulară: Celulele HeLa au permis cercetătorilor să exploreze biologia îmbătrânirii și bolile care provoacă îmbătrânirea prematură, ducând la descoperirea cromozomilor regenerabili care previn degenerarea și deteriorarea celulară în timp.
- Tulburări ale sângelui: Celulele HeLa au fost utilizate pentru a evalua eficiența hidroxiureei împotriva diferitelor afecțiuni maligne ale sângelui și a anemiei; hidroxiureea este utilizată în prezent pentru a trata boala celulelor falciforme și afecțiunile maligne ale globulelor albe.
- Razele X: În 1956, oamenii de știință au utilizat celulele HeLa pentru a investiga efectele radiațiilor cu raze X asupra organismelor vii, dobândind o mai bună înțelegere a pericolelor dozelor mari și recurente de radiații provenite de la razele X medicale.
- Descoperiri inovatoare: Celulele HeLa au jucat un rol crucial în mai multe descoperiri semnificative în biologie, conducând la progrese în domeniul medicamentelor împotriva cancerului, al cunoașterii HIV/SIDA și altele.
- Îmbătrânirea celulară: Cercetătorii care utilizează celulele HeLa au primit Premiul Nobel pentru descoperirile lor privind îmbătrânirea celulară și prevenirea degenerării și deteriorării celulare în timp.
Explorați celulele HeLa și derivatele lor
Ce sunt celulele potențial imortalizate?
Liniile de celule imortalizate sunt celule care au fost modificate astfel încât să se dividă continuu și să poată fi cultivate pe perioade lungi. Acestea provin din surse cu anomalii cromozomiale sau mutații și pot fi derivate din tumori. Pentru a continua creșterea, oamenii de știință împart o parte din celule în noi vase de cultură celulară și le multiplică pentru experimente ulterioare.
Celulele HeLa, ca și alte linii celulare, sunt considerate "nemuritoare", deoarece se pot diviza la nesfârșit în flacoane de cultură celulară atâta timp cât sunt menținute condițiile primare pentru supraviețuirea celulelor (de exemplu, sprijinite și îngrijite într-un mediu adecvat). Există numeroase tulpini de celule HeLa, deoarece acestea continuă să sufere mutații în culturile celulare, dar toate derivă din aceleași celule tumorale Lacks. Numărul de celule HeLa propagate în culturi celulare îl depășește cu mult pe cel găsit în corpul Henriettei Lacks.
Fabricarea celulelor HeLa, controlul calității și perioada de valabilitate
Celulele HeLa pot fi cultivate și recoltate prin metode standard de cultură celulară la aproximativ 80-90% confluență. Celulele sunt relativ simplu de manipulat și pot fi cultivate în diverse medii.
Cum să dezghețați celulele HeLa congelate
- Puneți criovialul într-o baie de apă antibacteriană la 37°C cu apă curată.
- Dezghețați rapid timp de 40 până la 60 de secunde. Fiola trebuie scoasă și transferată într-o cabină de flux sterilă.
- Se șterge flaconul cu alcool 70% și se transferă suspensia celulară într-un tub de centrifugare de 15 ml care conține 8 ml de mediu de cultură.
- Se reconstituie celulele, se centrifughează la 300 x g timp de trei minute și se aruncă supernatantul (alternativ, se diluează cu mediu și se elimină mediul de congelare 24 de ore mai târziu dacă nu se centrifughează imediat).
- Se transferă celulele suspendate în 10 ml de mediu de cultură nou în două flacoane de cultură celulară T25.
Subcultură de celule HeLa
- Se îndepărtează mediul vechi din balonul de cultură celulară.
- Clătiți celulele aderente folosind PBS fără calciu și magneziu. Se utilizează 3-5 ml de PBS pentru flacoanele de cultură celulară T25 și 5-10 ml pentru flacoanele de cultură celulară T75.
- Se adaugă Accutase în balonul de cultură celulară. Se utilizează 1-2 ml pentru fiecare flacon de cultură celulară T25 și 2,5 ml pentru fiecare flacon de cultură celulară T75. Asigurați-vă că foaia celulară este complet acoperită.
- Se incubează flaconul de cultură celulară la temperatura ambiantă timp de 8-10 minute.
- Se resuspendă cu grijă celulele cu mediul. Se adaugă 10 ml de mediu și se pipetează ușor în sus și în jos pentru a sparge agregatele celulare.
- Centrifugați suspensia celulară timp de 3 minute la 300 x g.
- Se resuspendă celulele în mediu proaspăt.
- Se distribuie celulele resuspendate în flacoane noi de cultură celulară care conțin mediu proaspăt.
- Depozitați celulele în azot lichid pentru depozitare pe termen lung.
Urmând acești pași, puteți subcultură celule și menține o cultură celulară sănătoasă pentru experimentele viitoare.