HeLa Hücreleri: Araştırmalarda Devrim Yaratıyor
Adını Henrietta Lacks'tan alan ölümsüzleştirilmiş bir hücre türü olan Hela hücreleri, 1951'deki keşiflerinden bu yana bilimsel çalışmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Beş çocuk annesi 31 yaşındaki Afrikalı-Amerikalı Henrietta Lacks'a öldüğü yıl rahim ağzı kanseri teşhisi konmuştu. Johns Hopkins Hastanesi'ndeki Doku Kültürü Laboratuvarı'nın yöneticisi George Otto Gey, Lacks'ın rahim ağzı kanseri hücrelerini toplayıp çoğaltmış ve bu hücrelerin son derece dirençli ve üretken olduğunu kanıtlayarak bilimsel araştırmalarda geniş çapta kullanılmalarını sağlamıştır. Diğer insan hücrelerinin aksine, HeLa hücreleri in vitro ortamda muhafaza edilip çoğaltılabiliyordu ve bu da tıbbi araştırmalarda önemli bir ilerlemeyi temsil ediyordu.
Hela Hücrelerinin Tarihi ve Zaman Çizelgesi
Siyahi bir tütün çiftçisi olan Henrietta Lacks, 1951 yılında anormal vajinal kanama nedeniyle Johns Hopkins Hastanesi'ne götürüldü ve daha sonra rahim ağzı kanseri tedavisi gördü. İlk tedavisi, kendi rızası olmadan rahim ağzından doku örnekleri alınmasından ibaretti. Servikal biyopsi sonucunda George Otto Gey'in klinik muayenesi için doku örnekleri alındı ve bunlar doku kültürü laboratuvarında incelendi. Gey'in laboratuvar asistanı, daha önceki örneklerin aksine, hücrelerin her 20-24 saatte bir ikiye katlandığını ve hızla genişlediğini fark etti. Gey, rahim ağzı kanseri hücrelerini Lacks'ın ölümünden hemen önce çoğalttı ve bunlar ilk canlı insan in vitro hücre hattı oldu. Hücrelere Henrietta Lacks'ın adının ve soyadının ilk iki harfinin adı verildi ve araştırmaları ilerletmek için isteyen her bilim insanına verildi.
Hücreler Lacks'in veya ailesinin izni olmadan toplanmış olsa da, o dönemde izin ne gerekliydi ne de yaygın olarak talep ediliyordu. Hastaları veya aile üyelerini, atılan veya ameliyatla elde edilen materyallerin doktorun veya tıbbi tesisin malı olduğu konusunda uyarma yükümlülüğü yoktu. 1970'lerde kamuoyuna sızan bir bilgi Henrietta'nın gerçek adını ortaya çıkardı ve Lacks ailesinden kontamine hücre hatlarının belirlenmesine yardımcı olmak üzere DNA örnekleri istendi. HeLa hücre hattı, Lacks'ın rahim ağzı dokusundan alınan bir örnekten kaynaklanmış ve hücre kültüründe vücudundaki toplam hücre sayısını aşacak kadar çoğaltılmıştır. Hücre kültürlerinde mutasyona uğramaya devam ettikleri için HeLa hücrelerinin çeşitli türleri vardır, ancak bunların hepsi Lacks'tan çıkarılan tümör hücrelerinin torunlarıdır.
Tarihsel Yanlışların Ele Alınması
Henrietta Lacks ve HeLa hücrelerinin onun bilgisi veya rızası dışında elde edilmesini çevreleyen anlatı, özellikle insan biyolojik materyallerinin bilimde kullanılmasıyla ilgili olarak, tıbbi araştırma uygulamalarının etiği ve bireysel hakların korunması üzerine bir söylemi ateşledi. Henrietta Lacks bilmeden ilk ölümsüz insan hücre hattının kaynağı oldu ve o zamandan beri sayısız bilimsel atılıma yol açtı. Bu etik yanlışın farkına varılması, daha titiz rıza süreçlerine geçilmesini ve araştırmacıların ahlaki yükümlülüklerine ilişkin farkındalığın artmasını sağlamıştır. Bu dava sadece araştırma uygulamalarında reform ihtiyacını vurgulamakla kalmamış, aynı zamanda tıbbi araştırmalarda adalet, saygı ve tanınma konularında daha geniş bir tartışmanın fitilini ateşleyerek, geçmişteki adaletsizliklerin düzeltilmesi ve bilimsel ilerlemeye katkıda bulunanların tanınması ve onurlu muamele görmesini sağlama çabalarına yol açmıştır.
Thermo Fisher ve HeLa Hücreleri
HeLa hücreleriyle ilgili olarak biyoteknoloji şirketi Thermo Fisher Scientific'e karşı açılan dava, bireylerden elde edilen biyolojik materyallerin onların rızası olmadan ticarileştirilmesine ilişkin daha derin bir etik ve yasal tartışmaya dayanıyordu. Dava, çocuk felci aşısının geliştirilmesi ve kanser tedavisindeki ilerlemeler de dahil olmak üzere önemli bilimsel atılımlara yol açan HeLa hücre hattı etrafında şekillenmiştir.
Dava, bireylerin ve ailelerinin biyolojik materyalleri üzerindeki hakları, marjinalleştirilmiş bireylerden rızaları olmaksızın örnek alınmasının tarihsel bağlamı ve bu tür materyallerden yararlanan şirketlerin sorumlulukları gibi çeşitli etik hususları gün ışığına çıkardı. Thermo Fisher Scientific'e karşı açılan dava, insan biyolojik materyallerinin araştırma ve ticarette kullanımına ilişkin daha net politikalara ve etik standartlara duyulan ihtiyacı vurgulamış, bireylerin haklarına saygı gösterilmesini ve bilimsel keşiflerden doğan faydaların adil bir şekilde paylaşılmasını sağlamıştır.
HeLa hücrelerinin kökenleri, hukuki mücadeleleri ve çözümlerine ilişkin ayrıntılı bir inceleme için"HeLa Hücreleri: Tarihçe, Dava ve Uzlaşmalar."
HeLa Hücrelerinin Büyüleyici Özellikleri
HeLa hücrelerinin kültürü kolaydır ve hızla çoğalırlar ve ayrıca viral enfeksiyonlara karşı yüksek duyarlılıkları ile bilinirler. Özellikle insan adenovirüs 3, ensefalomiyokardit virüsü ve poliovirüs 1, 2 ve 3'e karşı duyarlıdırlar. Bu özellik, HeLa hücrelerini bu virüslerin replikasyonunu, birleşmesini ve patogenezini incelemek ve yeni antiviral stratejiler geliştirmek için gerekli kılmaktadır. Buna ek olarak, HeLa hücreleri gen fonksiyonu ve düzenlemesi, rekombinant protein üretimi ve gen terapisini incelemek için transfeksiyon konakçıları olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır.
- Kanser hücreleri için bile, HeLa hücreleri anormal derecede yüksek hücre çoğalması oranına ve sınırsız yaşam süresine sahiptir, bu da onları bilimsel araştırma için mükemmel kılar.
- HeLa hücreleri, sınırsız hücre bölünmesi ve ölümsüzlük sağlayan aktif bir telomeraz formuna sahiptir.
- HeLa hücreleri, çoğu normal hücrenin yaşlanmadan önce geçirebileceği maksimum hücre bölünmesi sayısı olan Hayflick sınırını aşar.
- HeLa hücreleri hipertriploid kromozomal sayıya (3n+) sahiptir. HeLa hücrelerindeki ortalama kromozom sayısı 82'dir ancak 70 ila 164 arasında değişebilir (standart diploid sayı olan 46 yerine). Bu kromozomlar "HeLa imza kromozomları" olarak adlandırılır. Hela hücreleri yüksek derecede anöploidi ve yapısal yeniden düzenlemelerle karakterize karmaşık bir karyotipe sahiptir. HeLa hücreleri, hücrelerin %98'inde küçük bir telosentrik kromozoma ve incelenen 1385 hücrede %100 anöploidiye sahiptir. Bu kromozomal anormallikler HeLa hücrelerinin hızlı büyüme hızında ve ölümsüzlüğünde önemli bir rol oynamaktadır ve aynı zamanda serviks kanseri ile de ilişkilidir.
- İnsan papilloma virüsü 18'den (HPV18) insan servikal hücrelerine yatay gen transferi nedeniyle HeLa hücreleri Henrietta Lacks'tan farklı bir genoma sahiptir.
HeLa Hücrelerinin Yapısı
HeLa hücreleri, kültür koşullarına bağlı olarak 10 - 20 µm çapa sahiptir. Çoğu memeli hücresinin çapı 10 ila 100 µm arasındadır. En küçük insan hücrelerinden biri olan kırmızı kan hücrelerinin çapı yaklaşık 8 µm'dir. Öte yandan, kas lifi hücreleri ve nöronlar son derece uzun olabilir.
HeLa Sayesinde Araştırmalar İlerliyor
HeLa hücreleri genetik, viroloji ve terapötik gelişim alanlarındaki keşifler de dahil olmak üzere önemli araştırma ilerlemelerinin merkezinde yer almıştır. HeLa hücre hattı kanser, AIDS, radyasyon ve toksinlerin etkileri, gen haritalama ve sayısız diğer bilimsel çabaları incelemek için kullanılmıştır. HeLa araştırmaları hakkında 60.000'den fazla bilimsel makale yayımlanmıştır ve bu sayı her ay 300'den fazla artmaktadır.
Çocuk felci eradikasyonu
1950'lerde Jonas Salk, HeLa hücrelerini kullanarak ilk çocuk felci aşısını test etti. Bu hücreler poliomyelit enfeksiyonuna duyarlıydı ve enfekte olmuş hücrelerin ölümüyle sonuçlanıyordu. Sonuç olarak, HeLa hücreleri çocuk felci aşısı testleri için yüksek talep görüyordu çünkü sonuçlar kolayca elde edilebiliyordu.
Viroloji
HeLa hücreleri, yeni aşı ve ilaçları test etmek ve geliştirmek için HIV, Zika, herpes ve kabakulak dahil olmak üzere çok sayıda virüsle enfekte edilmiştir. Dr. Richard Axel, HeLa hücrelerinin CD4 proteini eklenerek HIV ile enfekte edilebileceğini ve böylece virüsün incelenebileceğini keşfetti. HeLa hücreleri papillomavirüs E2 ekspresyonu ve apoptozisi araştırmak için kullanılmış ve insan papillomavirüs (HPV) aşılarının geliştirilmesinde de önemli bir rol oynamıştır.
Kanser
HeLa hücreleri, östradiol, östrojen ve östrojen reseptörleri gibi seks steroid hormonları ve kuersetin gibi östrojen benzeri bileşikler ve kanser önleyici özellikleri dahil olmak üzere çok sayıda kanser çalışması için kullanılmıştır. HeLa hücreleri ayrıca flavonoidlerin ve antioksidanların estradiol ile birlikte kanser hücresi çoğalması üzerindeki etkilerini incelemek için de kullanılmıştır.
Diğer kayda değer uygulamalar şunlardır
- Kanser tedavileri: Hela hücreleri, yumurtalık, akciğer ve rahim ağzı kanseri tedavisinde FDA onaylı bir ilaç olan kamptotesin gibi kanser ilaçlarının oluşturulmasında çok önemliydi.
- Thalidomide ve Multipl Miyelom: HeLa hücreleri, başlangıçta sabah bulantıları için kullanılan talidomid ilacının nasıl doğuştan sakatlıklara neden olabileceğini göstermek için kullanıldı ve multipl miyelom tedavisinde kullanılmasına yol açtı.
- HIV ve AIDS'i anlamak: HIV'in HeLa hücrelerini enfekte etmekte zorlandığının ortaya çıkması, araştırmacıların virüsü daha iyi anlamasını sağlayarak HIV ve AIDS ilaçlarının geliştirilmesine kapı açtı.
- Hücresel Yaşlanma: HeLa hücreleri, araştırmacıların yaşlanmanın biyolojisini ve erken yaşlanmaya neden olan hastalıkları keşfetmelerini sağlayarak, zaman içinde hücresel dejenerasyonu ve hasarı önleyen yenilenebilir kromozomların keşfine yol açmıştır.
- Kan Bozuklukları: HeLa hücreleri, hidroksiürenin farklı kan hastalıkları ve anemiye karşı etkinliğini değerlendirmek için kullanıldı; hidroksiüre artık orak hücre hastalığı ve beyaz kan hücresi malignitelerini tedavi etmek için kullanılıyor.
- X ışınları: 1956 yılında bilim insanları, X-ışını radyasyonunun canlı organizmalar üzerindeki etkilerini araştırmak için HeLa hücrelerini kullandılar ve tıbbi X-ışınlarından kaynaklanan yüksek ve tekrarlayan radyasyon dozlarının tehlikelerini daha iyi anladılar.
- Yenilikçi Keşifler: HeLa hücreleri biyolojideki birçok önemli keşifte önemli bir rol oynamış, kanser ilaçları, HIV/AIDS bilgisi ve daha birçok alanda ilerlemelere yol açmıştır.
- Hücresel yaşlanma: HeLa hücrelerini kullanan araştırmacılar, hücresel yaşlanma ve zaman içinde hücresel dejenerasyon ve hasarı önleme konusundaki bulguları nedeniyle Nobel Ödülü'ne layık görülmüştür.
HeLa hücrelerini ve türevlerini keşfedin
Potansiyel olarak ölümsüzleştirilmiş hücreler nelerdir?
İmmortalize hücre hatları, sürekli bölünecek ve uzun süreler boyunca büyütülebilecek şekilde modifiye edilmiş hücrelerdir. Kromozomal anormalliklere veya mutasyonlara sahip kaynaklardan gelirler ve tümörlerden türetilebilirler. Büyümeye devam etmek için bilim insanları hücrelerin bir kısmını yeni hücre kültürü damarlarına böler ve daha ileri deneyler için çoğaltır.
HeLa hücreleri, diğer hücre soyları gibi "ölümsüz" olarak kabul edilir çünkü hücrelerin hayatta kalması için gerekli birincil koşullar sağlandığı sürece (yani uygun bir ortamda desteklendiği ve bakıldığı sürece) hücre kültürü şişelerinde süresiz olarak bölünebilirler. Hücre kültürlerinde mutasyona uğramaya devam ettikleri için çok sayıda HeLa hücresi türü vardır, ancak hepsi aynı Lacks tümör hücrelerinden türemiştir. Hücre kültürlerinde çoğaltılan HeLa hücrelerinin sayısı, Henrietta Lacks'ın vücudunda bulunandan çok daha fazladır.
HeLa Hücresi Üretimi, Kalite Kontrolü ve Raf Ömrü
HeLa hücreleri standart hücre kültürü yöntemleri kullanılarak yaklaşık %80-90 konfluens seviyesinde yetiştirilebilir ve hasat edilebilir. Hücrelerin manipüle edilmesi nispeten kolaydır ve çeşitli ortamlarda kültürlenebilir.
Dondurulmuş HeLa hücreleri nasıl çözülür?
- Kriyoviyali temiz su ile antibakteriyel 37°C su banyosuna koyun.
- 40 ila 60 saniye boyunca hızlıca çözdürün. Flakon çıkarılmalı ve steril bir akış kabinine aktarılmalıdır.
- Flakonu %70 alkol ile silin ve hücre süspansiyonunu 8 ml kültür ortamı içeren 15 ml'lik bir santrifüj tüpüne aktarın.
- Hücreleri yeniden oluşturun, 300 x g'de üç dakika santrifüjleyin ve süpernatantı atın (alternatif olarak, besiyeriyle seyreltin ve hemen santrifüjlemiyorsanız 24 saat sonra dondurucu besiyerini çıkarın).
- İki T25 hücre kültürü şişesine 10 ml yeni kültür ortamında süspanse edilmiş hücreleri aktarın.
HeLa hücrelerinin alt kültürlenmesi
- Eski ortamı hücre kültürü şişesinden çıkarın.
- Yapışık hücreleri kalsiyum ve magnezyum içermeyen PBS kullanarak durulayın. T25 hücre kültürü şişeleri için 3-5 ml, T75 hücre kültürü şişeleri için 5-10 ml PBS kullanın.
- Hücre kültürü şişesine Accutase ekleyin. T25 hücre kültürü şişesi başına 1-2 ml ve T75 hücre kültürü şişesi başına 2,5 ml kullanın. Hücre tabakasının tamamen kaplandığından emin olun.
- Hücre kültürü şişesini ortam sıcaklığında 8-10 dakika inkübe edin.
- Hücreleri besiyeri ile dikkatlice yeniden süspanse edin. 10 ml besiyeri ekleyin ve hücre agregatlarını parçalamak için yavaşça yukarı ve aşağı pipetleyin.
- Hücre süspansiyonunu 300 x g'de 3 dakika santrifüjleyin.
- Hücreleri taze besiyerinde yeniden süspanse edin.
- Yeniden süspanse edilen hücreleri taze besiyeri içeren yeni hücre kültürü şişelerine dağıtın.
- Uzun süreli saklama için hücreleri sıvı nitrojen içinde saklayın.
Bu adımları izleyerek hücreleri alt kültüre alabilir ve gelecekteki deneyler için sağlıklı bir hücre kültürünü koruyabilirsiniz.