Опубліковано: 2023 | Останнє оновлення: травень 2026
Клітини HeLa: революція в наукових дослідженнях
З моменту їх відкриття в 1951 році клітини HeLa, штам безсмертних клітин, названий на честь Генрієтти Лакс, широко використовуються в наукових дослідженнях. Генрієтта Лакс, 31-річна афроамериканка, мати п'ятьох дітей, була діагностована з раком шийки матки в тому ж році, коли вона померла. Джордж Отто Гей, директор Лабораторії культури тканин у лікарні Джонса Гопкінса, зібрав і розмножив її клітини раку шийки матки, які виявилися надзвичайно стійкими та плідними, що дозволило широко застосовувати їх у наукових дослідженнях. На відміну від інших людських клітин, клітини HeLa можна було підтримувати та розмножувати in vitro, що стало значним проривом у медичних дослідженнях.
- Середовище для культивування
Див. сторінку продукту - Час подвоєння
Див. сторінку продукту - Тип росту
Адгезивний - Рівень біобезпеки
BSL-1 - Доступно у
Cytion — Замовити HeLa
Історія та хронологія клітин HeLa
Генрієтта Лакс, чорношкіра фермерка, що вирощувала тютюн, у 1951 році була доставлена до лікарні Джонса Гопкінса з приводу аномальних вагінальних кровотеч, а згодом отримала лікування від раку шийки матки. Її перша терапія полягала у взятті зразків тканин з шийки матки без її згоди. Біопсія шийки матки дала зразки тканин для клінічного дослідження Джорджа Отто Гея, які вивчалися в лабораторії культивування тканин. На відміну від попередніх зразків, лаборант Гея помітив, що клітини подвоювалися кожні 20–24 години і швидко розмножувалися. Гей розмножив клітини раку шийки матки незадовго до смерті Лакс, і вони стали першою життєздатною лінією клітин людини in vitro. Клітини були названі на честь перших двох літер імені та прізвища Генрієтти Лакс і надавалися будь-якому вченому, який просив їх для просування досліджень.
Хоча клітини були зібрані без дозволу Лакс або її сім'ї, на той час дозвіл не був необхідним і зазвичай не вимагався. Не існувало 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 внаслідок витоку інформації до громадськості стало відомо справжнє ім’я Генрієтти, і родину Лакс попросили надати зразки ДНК для сприяння ідентифікації забруднених клітинних ліній. Клітинна лінія HeLa походить із зразка тканини шийки матки Лакс і була розмножена в клітинній культурі в обсязі, що значно перевищує загальну кількість клітин у її тілі. Існує кілька штамів клітин HeLa, оскільки вони продовжують мутувати в клітинних культурах, але всі вони є нащадками пухлинних клітин, вилучених у Лакс.
Виправлення історичних несправедливостей
Історія, пов'язана з Генрієттою Лакс та отриманням клітин HeLa без її відома та згоди, викликала дискусію щодо етики медичних досліджень та захисту прав людини, особливо стосовно використання біологічних матеріалів людини в науці. Генрієтта Лакс несвідомо стала джерелом першої безсмертної лінії клітин людини, яка з того часу привела до незліченних наукових проривів. Усвідомлення цього етичного порушення стало каталізатором переходу до більш суворих процедур отримання згоди та підвищення обізнаності про моральні зобов'язання дослідників. Цей випадок не тільки підкреслив необхідність реформування дослідницьких практик, але й викликав ширшу дискусію про справедливість, повагу та визнання в медичних дослідженнях, що призвело до зусиль з виправлення минулих несправедливостей та забезпечення того, щоб ті, хто сприяє науковому прогресу, отримували визнання та повагу.
Thermo Fisher та клітини HeLa
Позов проти біотехнологічної компанії Thermo Fisher Scientific, пов'язаний із клітинами HeLa, ґрунтувався на глибшій етичній та юридичній дискусії щодо комерціалізації біологічних матеріалів, отриманих від осіб без їхньої згоди. Справа стосувалася клітинної лінії HeLa, яка привела до значних наукових проривів, зокрема до розробки вакцини проти поліомієліту та досягнень у лікуванні раку.
Судовий процес висвітлив кілька етичних аспектів: права осіб та їхніх сімей щодо їхніх біологічних матеріалів, 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 чіткіших політик та етичних стандартів щодо використання біологічних матеріалів людини в наукових дослідженнях та комерції, що забезпечить повагу до прав осіб та справедливий розподіл вигод, що випливають із наукових відкриттів.
Детальний огляд походження, судових баталій та рішень щодо клітин HeLa дивіться у нашій статті «Клітини HeLa: історія, судовий процес та угоди ».
Цікаві особливості клітин HeLa
Клітини HeLa легко культивувати, вони швидко розмножуються, а також відомі своєю високою сприйнятливістю до вірусних інфекцій. Вони особливо сприйнятливі до аденовірусу людини 3, вірусу енцефаломіокардиту та поліовірусів 1, 2 і 3. Ця особливість робить клітини HeLa незамінними для вивчення реплікації, збірки та патогенезу цих вірусів, а також для розробки нових антивірусних стратегій. Крім того, клітини HeLa широко використовуються як господарі для трансфекції з метою вивчення функції та регуляції генів, виробництва рекомбінантних білків та генної терапії.
- Навіть для ракових клітин клітини HeLa мають аномально високу швидкість клітинної проліферації та необмежену тривалість життя, що робить їх чудовими для наукових досліджень.
- Клітини HeLa мають активну форму теломерази, що забезпечує безмежний клітинний поділ та безсмертя.
- Клітини HeLa долають межу Хейфліка — максимальну кількість клітинних поділів, яку можуть пройти більшість нормальних клітин, перш ніж старіти.
- Клітини HeLa мають гіпертриплоїдне число хромосом (3n+). Середня кількість хромосом у клітинах HeLa становить 82, але може коливатися від 70 до 164 (на відміну від стандартного диплоїдного числа 46). Ці хромосоми називають «характерними хромосомами HeLa». Клітини HeLa мають складний каріотип, що характеризується високим ступенем анеуплоїдії та структурних перебудов. Клітини HeLa мають невелику телоцентричну хромосому в 98% клітин і 100% анеуплоїдії у 1385 досліджених клітинах. Ці хромосомні аномалії відіграють важливу роль у швидкому темпі росту та безсмертності клітин HeLa, а також пов'язані з раком шийки матки.
- Через горизонтальний перенос генів від вірусу папіломи людини 18 (HPV18) до клітин шийки матки людини клітини HeLa мають інший геном, ніж Генрієтта Лакс.
Структура клітин HeLa
Клітини HeLa мають діаметр 10–20 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.
Досягнення в науці завдяки клітинам HeLa
Клітини HeLa стали основою значних досягнень у наукових дослідженнях, зокрема відкриттів у генетиці, вірусології та розробці терапевтичних засобів. Клітинна лінія HeLa використовувалася для дослідження раку, СНІДу, впливу радіації та токсинів, картування генів та незліченної кількості інших наукових досліджень. Про дослідження HeLa опубліковано понад 60 000 наукових статей, і щомісяця їх кількість збільшується більш ніж на 300.
Ліквідація поліомієліту
У 1950-х роках Джонас Солк випробував першу вакцину проти поліомієліту, використовуючи клітини HeLa. Ці клітини були сприйнятливі до інфекції поліомієліту, що призводило до загибелі інфікованих клітин. Як наслідок, клітини HeLa були дуже затребувані для випробування вакцини проти поліомієліту, оскільки результати були легкодоступними.
Вірусологія
Клітини HeLa були інфіковані численними вірусами, включаючи ВІЛ, Зіка, герпес та епідемічний паротит, для тестування та розробки нових вакцин і ліків. Доктор Річард Аксель виявив, що клітини HeLa можна заразити ВІЛ шляхом додавання білка CD4, щоб можна було вивчати вірус. Клітини HeLa використовували для дослідження експресії E2 папіломавірусу та апоптозу, а також вони 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 та естрогенові рецептори, а також естрогеноподібні сполуки, такі як кверцетин, та їхні протиракові властивості. Клітини HeLa також використовувалися для вивчення впливу флавоноїдів та антиоксидантів з естрадіолом на проліферацію ракових клітин.
Інші варті уваги застосування включають
- Лікування раку: клітини HeLa відіграли вирішальну роль у створенні ліків проти раку, таких як камптотецин — препарат, схвалений FDA для лікування раку яєчників, легенів та шийки матки.
- Талідомід та множинна мієлома: клітини HeLa використовували для ілюстрації того, як препарат талідомід, який спочатку застосовували для лікування ранкової нудоти, може спричиняти вроджені вади розвитку, що призвело до його використання у лікуванні множинної мієломи.
- Розуміння ВІЛ та СНІДу: Відкриття того, що ВІЛ мав труднощі з інфікуванням клітин HeLa, покращило розуміння вірусу дослідниками, відкривши шлях для розробки ліків проти ВІЛ та СНІДу.
- Старіння клітин: Клітини HeLa дали можливість дослідникам вивчити біологію старіння та захворювання, що спричиняють передчасне старіння, що призвело до відкриття регенеративних хромосом, які запобігають дегенерації та пошкодженню клітин з часом.
- Захворювання крові: Клітини HeLa використовувалися для оцінки ефективності гідроксисечовини проти різних злоякісних захворювань крові та анемії; зараз гідроксисечовина застосовується для лікування серповидноклітинної анемії та злоякісних захворювань лейкоцитів.
- Рентгенівське випромінювання: У 1956 році вчені використовували клітини HeLa для дослідження впливу рентгенівського випромінювання на живі організми, що дозволило краще зрозуміти небезпеку високих і повторюваних доз випромінювання від медичних рентгенівських апаратів.
- Інноваційні відкриття: Клітини HeLa відіграли вирішальну роль у кількох значних відкриттях у біології, що призвело до прогресу в лікуванні раку, розширенні знань про ВІЛ/СНІД та інших досягнень.
- Старіння клітин: Дослідники, які використовували клітини HeLa, були нагороджені Нобелівською премією за свої відкриття щодо старіння клітин та запобігання їх дегенерації й пошкодженню з часом.
Дізнайтеся більше про клітини HeLa та їхні похідні
Що таке потенційно безсмертні клітини?
Безсмертні клітинні лінії — це клітини, які були модифіковані таким чином, що вони безперервно діляться і можуть рости протягом тривалого часу. Вони походять із джерел із хромосомними аномаліями або мутаціями і можуть бути отримані з пухлин. Щоб продовжити ріст, вчені переносять частину клітин у нові посудини для культивування клітин і розмножують їх для подальших експериментів.
Клітини HeLa, як і інші клітинні лінії, вважаються «безсмертними», оскільки вони можуть безкінечно ділитися в колбах для клітинних культур, доки підтримуються основні умови для виживання клітин (тобто догляд та підтримка у відповідному середовищі). Існує безліч штамів клітин HeLa, оскільки вони постійно мутують у клітинних культурах, але всі вони походять від одних і тих самих пухлинних клітин Лакс. Кількість клітин HeLa, розмножених у клітинних культурах, значно перевищує кількість клітин, виявлених в організмі Генрієтти Лакс.
Виробництво клітин HeLa, контроль якості та термін придатності
Клітини HeLa можна культивувати та збирати за допомогою стандартних методів клітинної культури при конfluентності близько 80–90 %. Клітини відносно прості в обробці та можуть культивуватися в різних умовах.
Як розморозити заморожені клітини HeLa
- Помістіть кріопробірку в антибактеріальну водяну баню з чистою водою температурою 37 °C.
- Швидко розморожуйте протягом 40–60 секунд. Пробірку слід вийняти та перенести до стерильного бокса.
- Протріть пробірку 70% спиртом і перенесіть суспензію клітин у центрифужну пробірку об'ємом 15 мл, що містить 8 мл культурального середовища.
- Відновлюйте клітини, центрифугуйте при 300 x g протягом трьох хвилин і видаляйте супернатант (як альтернатива, розбавте середовищем і видаліть заморожувальне середовище через 24 години, якщо не центрифугуєте відразу).
- Перенесіть клітини, суспендовані в 10 мл нового культурального середовища, у дві колби для культивування клітин T25.
Субкультура клітин HeLa
- Видаліть старе середовище з колби для культивування клітин.
- Промийте адгезивні клітини за допомогою PBS без кальцію та магнію. Використовуйте 3–5 мл PBS для колб для культивування клітин T25 та 5–10 мл для колб T75.
- Додайте Accutase до колби для культивування клітин. Використовуйте 1–2 мл на колбу T25 та 2,5 мл на колбу T75. Переконайтеся, що клітинний шар повністю покритий.
- Інкубуйте колбу для культивування клітин при кімнатній температурі протягом 8–10 хвилин.
- Обережно ресуспендуйте клітини в середовищі. Додайте 10 мл середовища та обережно перемішайте піпеткою вгору-вниз, щоб розбити агрегати клітин.
- Центрифугуйте суспензію клітин протягом 3 хвилин при 300 x g.
- Ресуспендуйте клітини у свіжому середовищі.
- Розлийте ресуспендовані клітини в нові колби для культивування клітин, що містять свіже середовище.
- Зберігайте клітини в рідкому азоті для довготривалого зберігання.
Дотримуючись цих кроків, ви можете проводити субкультуру клітин і підтримувати здорову клітинну культуру для майбутніх експериментів.