Клітини HeLa: Революційні дослідження
З моменту свого відкриття в 1951 році клітини Хела, штам безсмертних клітин, названий на честь Генрієтти Лакс, широко застосовуються в наукових дослідженнях. У Генрієтти Лакс, 31-річної афроамериканської матері п'ятьох дітей, діагностували рак шийки матки того ж року, коли вона померла. Джордж Отто Гей, директор Лабораторії культури тканин при лікарні Джона Гопкінса, зібрав і розмножив клітини її карциноми шийки матки, які виявилися надзвичайно стійкими і плодовитими, що дозволило широко застосовувати їх у наукових дослідженнях. На відміну від інших клітин людини, клітини HeLa можна підтримувати і розмножувати в пробірці, що є значним досягненням у медичних дослідженнях.
Історія та хронологія появи клітин Hela
Генрієтта Лакс, чорношкіра фермерка, яка вирощувала тютюн, потрапила до лікарні Джона Хопкінса в 1951 році з приводу аномальної вагінальної кровотечі, а згодом отримала лікування від раку шийки матки. Її перше лікування полягало у взятті зразків тканин з шийки матки без її згоди. Біопсія шийки матки дала зразки тканин для клінічного обстеження Джорджа Отто Гея, які були досліджені в лабораторії культури тканин. На відміну від попередніх зразків, лаборантка Гея помітила, що клітини подвоювалися кожні 20-24 години і швидко розросталися. Гей розмножив клітини раку шийки матки незадовго до смерті Лакса, і вони стали першою життєздатною людською лінією клітин in vitro. Клітини були названі за першими двома літерами імені та прізвища Генрієтти Лакс і надавалися будь-якому вченому, який просив їх для подальших досліджень.
Хоча клітини були зібрані без дозволу Лакс або її сім'ї, в той час дозвіл не був необхідним і не вимагався. Не було обов'язку попереджати пацієнтів або членів їхніх сімей про те, що викинуті або отримані хірургічним шляхом матеріали є власністю лікаря або медичного закладу. У 1970-х роках публічний витік інформації розкрив справжнє ім'я Генрієтти, і родину Лакс попросили надати зразки ДНК, щоб допомогти ідентифікувати заражені клітинні лінії. Клітинна лінія HeLa походить від зразка тканини шийки матки Лакс і була розмножена в культурі клітин до такої міри, що значно перевищила загальну кількість клітин в її організмі. Існує кілька штамів клітин HeLa, оскільки вони продовжують мутувати в культурі клітин, але всі вони є нащадками пухлинних клітин, вилучених у Лакс.
Виправлення історичних помилок
Наратив навколо Генрієтти Лакс та отримання клітин HeLa без її відома чи згоди спричинив дискусію про етику медичних досліджень та захист прав людини, зокрема, щодо використання біологічних матеріалів людини в науці. Генрієтта Лакс несвідомо стала джерелом першої безсмертної лінії людських клітин, яка відтоді призвела до незліченних наукових проривів. Усвідомлення цього етичного правопорушення каталізувало перехід до більш суворих процедур отримання згоди та підвищення обізнаності про моральні обов'язки дослідників. Цей випадок не лише підкреслив необхідність реформування дослідницьких практик, але й спричинив ширшу дискусію про справедливість, повагу і визнання в медичних дослідженнях, що призвело до зусиль, спрямованих на виправлення минулих несправедливостей і забезпечення визнання внеску в науковий прогрес і гідного ставлення до нього.
Thermo Fisher та клітини HeLa
Позов проти біотехнологічної компанії Thermo Fisher Scientific, пов'язаний з клітинами HeLa, був пов'язаний з більш глибокими етичними та правовими дебатами про комерціалізацію біологічних матеріалів, отриманих від людей без їхньої згоди. Справа стосувалася клітинної лінії HeLa, яка призвела до значних наукових проривів, включаючи розробку вакцини проти поліомієліту і прогрес у лікуванні раку.
Позов висвітлив кілька етичних аспектів: права людей та їхніх родин на їхні біологічні матеріали, історичний контекст взяття зразків у маргіналізованих осіб без їхньої згоди, а також відповідальність компаній, які отримують вигоду від таких матеріалів. Справа проти Thermo Fisher Scientific підкреслила необхідність більш чіткої політики та етичних стандартів щодо використання біологічних матеріалів людини в наукових дослідженнях і комерції, забезпечення поваги до прав людини і справедливого розподілу благ, що виникають в результаті наукових відкриттів.
Для детального вивчення походження, юридичних баталій та рішень, пов'язаних з клітинами HeLa, ознайомтеся з нашою статтею"Клітини HeLa: Історія, судові позови та врегулювання"
Цікаві характеристики клітин HeLa
Клітини HeLa легко культивувати, вони швидко розмножуються, а також відомі своєю високою чутливістю до вірусних інфекцій. Вони особливо чутливі до аденовірусу людини 3, вірусу енцефаломіокардиту та поліовірусів 1, 2 і 3. Ця особливість робить клітини HeLa важливими для вивчення реплікації, збірки та патогенезу цих вірусів, а також для розробки нових противірусних стратегій. Крім того, клітини HeLa широко використовуються для трансфекції для вивчення функції та регуляції генів, виробництва рекомбінантних білків та генної терапії.
- Навіть для ракових клітин клітини HeLa мають аномально високу швидкість проліферації і безмежну тривалість життя, що робить їх ідеальними для наукових досліджень.
- Клітини HeLa мають активну форму теломерази, що забезпечує безмежний поділ клітин і безсмертя.
- HeLa-клітини долають межу Хейфліка - максимальну кількість клітинних поділів, яку може пройти більшість нормальних клітин до того, як вони старіють.
- HeLa-клітини мають гіпертриплоїдне число хромосом (3n+). Середнє число хромосом у клітинах HeLa становить 82, але може коливатися від 70 до 164 (замість стандартного диплоїдного числа 46). Ці хромосоми називаються "сигнатурними хромосомами HeLa". Хела-клітини мають складний каріотип, що характеризується високим ступенем анеуплоїдії та структурними перебудовами. Клітини HeLa мають малу телоцентричну хромосому в 98% клітин і 100% анеуплоїдію в 1385 досліджених клітинах. Ці хромосомні аномалії відіграють важливу роль у швидкому зростанні та безсмерті клітин HeLa, а також асоціюються з раком шийки матки.
- Внаслідок горизонтального перенесення генів від вірусу папіломи людини 18 (ВПЛ18) до клітин шийки матки клітини HeLa мають геном, відмінний від геному Генрієтти Лакс.
Структура клітин HeLa
Клітини HeLa мають діаметр від 10 до 20 мкм, залежно від умов культивування. Більшість клітин ссавців мають діаметр від 10 до 100 мкм. Одні з найменших клітин людини, еритроцити, мають діаметр близько 8 мкм. З іншого боку, клітини м'язових волокон і нейрони можуть бути надзвичайно довгими.
Наукові досягнення завдяки клітинам HeLa
Клітини HeLa були в центрі значних наукових досягнень, включаючи відкриття в генетиці, вірусології та терапевтичних розробках. Лінія клітин HeLa використовувалася для вивчення раку, СНІДу, впливу радіації та токсинів, генного картування та незліченної кількості інших наукових досліджень. На тему досліджень HeLa опубліковано понад 60 000 наукових статей, кількість яких щомісяця зростає більш ніж на 300.
Викорінення поліомієліту
У 1950-х роках Джонас Салк протестував першу вакцину проти поліомієліту, використовуючи клітини HeLa. Ці клітини були сприйнятливі до інфекції поліомієліту, що призводило до загибелі інфікованих клітин. Як наслідок, клітини HeLa користувалися великим попитом для тестування вакцин проти поліомієліту, оскільки результати були легкодоступними.
Вірусологія
Клітини HeLa були інфіковані численними вірусами, включаючи ВІЛ, віруси Зіка, герпесу та епідемічного паротиту, для тестування та розробки нових вакцин і ліків. Доктор Річард Аксель виявив, що клітини HeLa можна інфікувати ВІЛ, додавши білок CD4, щоб вивчати вірус. Клітини HeLa були використані для дослідження експресії та апоптозу вірусу папіломи E2, а також відіграли важливу роль у розробці вакцин проти вірусу папіломи людини (ВПЛ).
Рак
Клітини HeLa використовувалися для численних досліджень раку, включаючи статеві стероїдні гормони, такі як естрадіол, естроген, естрогенові рецептори та естрогеноподібні сполуки, такі як кверцетин та його протиракові властивості. Клітини HeLa також використовували для вивчення впливу флавоноїдів і антиоксидантів з естрадіолом на проліферацію ракових клітин.
Інші заслуговують на увагу застосування включають
- Лікування раку: Клітини гели відіграли вирішальну роль у створенні ліків від раку, таких як камптотецин, схвалений FDA для лікування раку яєчників, легенів та шийки матки.
- Талідомід і множинна мієлома: Клітини HeLa були використані для ілюстрації того, як препарат талідомід, який спочатку застосовувався для лікування ранкової нудоти, може викликати вроджені вади розвитку, що призвело до його використання для лікування множинної мієломи.
- Розуміння ВІЛ та СНІДу: Виявлення того, що ВІЛ має труднощі з інфікуванням клітин HeLa, покращило розуміння дослідниками вірусу, відкривши двері для розробки ліків від ВІЛ та СНІДу.
- Клітинне старіння: Клітини HeLa дозволили дослідникам вивчити біологію старіння та хвороби, які спричиняють передчасне старіння, що призвело до відкриття регенеративних хромосом, які запобігають клітинній дегенерації та пошкодженню з часом.
- Захворювання крові: Клітини HeLa використовували для оцінки ефективності гідроксисечовини проти різних злоякісних захворювань крові та анемії; зараз гідроксисечовину застосовують для лікування серповидноклітинної анемії та злоякісних новоутворень лейкоцитів.
- Рентгенівські промені: У 1956 році вчені використовували клітини HeLa для дослідження впливу рентгенівського випромінювання на живі організми, отримавши краще розуміння небезпеки високих і повторюваних доз опромінення від медичного рентгенівського випромінювання.
- Інноваційні відкриття: Клітини HeLa відіграли вирішальну роль у кількох важливих відкриттях у біології, що призвело до прогресу в розробці ліків від раку, пізнанні ВІЛ/СНІДу тощо.
- Клітинне старіння: Дослідники, які використовують клітини HeLa, були нагороджені Нобелівською премією за свої відкриття в галузі клітинного старіння та запобігання клітинній дегенерації і пошкодженню з часом.
Вивчайте клітини HeLa та їхні похідні
Що таке потенційно безсмертні клітини?
Імморталізовані клітинні лінії - це клітини, які були модифіковані таким чином, що вони безперервно діляться і можуть вирощуватися протягом тривалого часу. Вони походять з джерел з хромосомними аномаліями або мутаціями і можуть бути отримані з пухлин. Щоб продовжити ріст, вчені ділять частину клітин у нові посудини для культури клітин і розмножують їх для подальших експериментів.
Клітини HeLa, як і інші клітинні лінії, вважаються "безсмертними", оскільки вони можуть ділитися нескінченно довго в колбах з культурою клітин, доки зберігаються первинні умови для виживання клітин (тобто підтримуються і доглядаються у відповідному середовищі). Існує багато штамів клітин HeLa, оскільки вони постійно мутують у культурі клітин, але всі вони походять від одних і тих же клітин пухлини Лакса. Кількість HeLa-клітин, що розмножуються в культурах клітин, набагато перевищує кількість клітин, знайдених в організмі Генрієтти Лакс.
Виробництво, контроль якості та термін придатності клітин HeLa
Клітини HeLa можна культивувати і збирати за допомогою стандартних методів клітинної культури з рівнем злиття близько 80-90%. З клітинами відносно просто маніпулювати, і їх можна культивувати в різних умовах.
Як розморозити заморожені клітини HeLa
- Помістіть кріовіал в антибактеріальну водяну баню з чистою водою при 37°C.
- Швидко розморозьте протягом 40-60 секунд. Вийміть флакон і перенесіть його в стерильну проточну шафу.
- Протріть флакон 70% спиртом і перенесіть клітинну суспензію в 15 мл центрифужну пробірку, що містить 8 мл культурального середовища.
- Відновіть клітини, центрифугуйте при 300 x g протягом трьох хвилин і відкиньте надосадову рідину (або розбавте середовищем і видаліть заморожувальне середовище через 24 години, якщо не центрифугуєте одразу).
- Перенесіть клітини, суспендовані в 10 мл нового живильного середовища, у дві колби для культивування клітин T25.
Субкультивування клітин HeLa
- Видаліть старе середовище з колби для культивування клітин.
- Промийте прилиплі клітини, використовуючи PBS без кальцію та магнію. Використовуйте 3-5 мл PBS для T25 і 5-10 мл для T75 флаконів з культурою клітин.
- Додайте аккутазу в колбу з культурою клітин. Використовуйте 1-2 мл на T25 і 2,5 мл на T75. Переконайтеся, що аркуш з клітинами повністю покритий.
- Інкубуйте колбу з культурою клітин при кімнатній температурі протягом 8-10 хвилин.
- Обережно ресуспендуйте клітини з середовищем. Додайте 10 мл середовища і обережно піпетуйте вгору-вниз, щоб розбити клітинні агрегати.
- Відцентрифугуйте клітинну суспензію протягом 3 хвилин при 300 x g.
- Ресуспендуйте клітини у свіжому середовищі.
- Розподіліть ресуспендовані клітини в нові колби для культури клітин, що містять свіже середовище.
- Помістіть клітини в рідкий азот для тривалого зберігання.
Дотримуючись цих кроків, ви можете субкультивувати клітини і підтримувати здорову культуру клітин для майбутніх експериментів.