HeLa

редактировать
Линия клеток Сканирующая электронная микрофотография апоптотической клетки HeLa. Zeiss Merlin HR-SEM. Мультифотонное флуоресцентное изображение культивируемых клеток HeLa с флуоресцентным белком, направленным на аппарат Гольджи (оранжевый), микротрубочки (зеленый) и окрашенные против ДНК (голубой). Пользовательский лазерный сканирующий микроскоп Nikon RTS2000MP. Иммунофлуоресцентное изображение клеток HeLa, выращенных в тканевой культуре и окрашенных антителами к актину зеленым, виментином красным и ДНК синим

HeLa (; также Hela или hela ) - это бессмертная клеточная линия, используемая в научных исследованиях.. Это самая старая и наиболее часто используемая линия клеток человека. Линия получена из клеток рака шейки матки, взятых 8 февраля 1951 года у Генриетты Лакс, 31-летней афроамериканки, матери пятерых детей, которая умерла от рака в октябре. 4, 1951. Клеточная линия оказалась чрезвычайно прочной и плодовитой, что позволяет широко использовать ее в научных исследованиях.

Клетки раковой опухоли шейки матки Лакса были взяты без ее ведома и согласия, что было обычной практикой в ​​то время. Клеточный биолог Джордж Отто Гей обнаружил, что они могут оставаться живыми, и разработал клеточную линию. Раньше клетки, выращенные из других клеток человека, выживали только несколько дней. Клетки из опухоли Лакса вели себя иначе. Как было принято у лаборанта Гей, она назвала культуру «HeLa», первые две буквы имени и фамилии пациента; это стало названием линии клеток.

Содержание

  • 1 История
    • 1.1 Происхождение
    • 1.2 Противоречие
  • 2 Использование в исследованиях
    • 2.1 Искоренение полиомиелита
    • 2.2 Вирусология
    • 2.3 Рак
    • 2.4 Генетика
    • 2.5 Космическая микробиология
  • 3 Анализ
    • 3.1 Теломераза
    • 3.2 Номер хромосомы
    • 3.3 Полная последовательность генома
  • 4 Загрязнение
  • 5 Предложение новых видов
  • 6 Дополнительные изображения
  • 7 В среде
  • 8 См. Также
  • 9 Ссылки
  • 10 Дополнительная литература
  • 11 Внешние ссылки

История

Происхождение

В 1951 году пациентка по имени Генриетта Лакс был госпитализирован в Больницу Джона Хопкинса с симптомами нерегулярного вагинального кровотечения и впоследствии лечился от рака шейки матки. Биопсия шейки матки предоставила образцы ткани для клинической оценки и исследования доктором Джорджем Отто Гэем, главой Лаборатории культуры тканей, как и при других хирургических процедурах. Лаборант Гея Мэри Кубичек использовала технику роллер-пробирки для помещения клеток в культуру. Было замечено, что клетки интенсивно росли, удваиваясь каждые 20–24 часа, в отличие от предыдущих образцов, которые вымерли.

Клетки были размножены Гей незадолго до того, как Лакс умерла от рака в 1951 году. Это была первая человеческая клетка. линия доказала свою успешность in vitro, которая стала научным достижением с огромной пользой для будущих медицинских исследований. Гей добровольно пожертвовал эти клетки вместе с инструментами и процессами, разработанными в его лаборатории, любому ученому, который запросит их, просто для пользы науки. Ни Лакс, ни ее семья не давали разрешения на сбор клеток, но в то время разрешение не требовалось и обычно не запрашивалось. Позднее эти элементы были коммерциализированы, но никогда не были запатентованы в их первоначальном виде. В то время (или в настоящее время) не было требования информировать пациентов или их родственников о таких вопросах, поскольку выброшенные материалы или материалы, полученные во время операции, диагностики или лечения, были собственностью врача или медицинского учреждения.

Линия клеток была названа «HeLa» по первым двум буквам в имени Лакса. Поначалу линия клеток HeLa была названа в честь «Хелен Лейн» или «Хелен Ларсон». Лакс не считалась источником клеточной линии, пока ее настоящее имя не просочилось в общественность в 1970-х годах.

Начиная с 1970-х годов, исследователи связались с семьей Лакс, пытаясь выяснить, почему клетки HeLa заразили другие клеточные линии в лабораториях. Эти клетки рассматриваются как раковые, поскольку они произошли от биопсии, взятой из видимого поражения шейки матки в рамках диагностики рака Лакса.

Клетки HeLa, как и другие клеточные линии, называются "бессмертный "в том смысле, что они могут делиться неограниченное количество раз в лабораторном планшете для культивирования клеток, пока выполняются основные условия выживания клеток (т.е. поддерживаются и поддерживаются в подходящей среде). Существует множество штаммов клеток HeLa, поскольку они продолжают мутировать в культурах клеток, но все клетки HeLa происходят от одних и тех же опухолевых клеток, удаленных из Лакса. Общее количество клеток HeLa, которые были размножены в культуре клеток, намного превышает общее количество клеток, которые были в теле Генриетты Лакс.

Противоречие

Случай Лакса - один из многих примеров отсутствие информированного согласия в медицине ХХ века. Связь между донорами тканей и врачами практически отсутствовала (т.е. клетки были взяты без согласия пациента, и им не сказали, для чего эти клетки будут использоваться). Семья Лакс также не имела доступа к файлам ее пациентов и не имела права голоса в том, кто получил клетки HeLa и для чего они будут использоваться. Кроме того, по мере популяризации клеток HeLa и их более частого использования в научном сообществе родственники Лакса не получали никакой финансовой выгоды и продолжали жить с ограниченным доступом к здравоохранению.

Был поднят вопрос о том, кому принадлежат образцы тканей, взятые для исследования. вверх по делу Верховного суда Калифорнии по делу Мур против Регентов Калифорнийского университета. Суд постановил, что выброшенные ткани и клетки человека не являются его или ее собственностью и могут быть коммерциализированы.

Дело Лакса повлияло на установление Общего правила в 1981 году. Общее правило обеспечивает соблюдение информированности. согласие, гарантируя, что врачи проинформируют пациентов о том, планируют ли они использовать какие-либо подробности случая пациента в исследованиях, и предоставят им выбор раскрывать подробности или нет. Ткани, связанные с именами их доноров, также строго регулируются этим правилом, и образцы больше не именуются с использованием инициалов донора, а скорее по кодовым номерам. Для дальнейшего решения проблемы конфиденциальности пациентов Джонс Хопкинс создал совместный комитет с Национальным институтом здравоохранения и несколькими членами семьи Лакса, чтобы определить, кто получает клетки HeLa и геном Генриетты Лакс.

Использование в исследованиях

Клетки HeLa были первыми человеческими клетками, которые были успешно клонированы в 1953 году Теодором Паком и Филиппом I Маркусом в Университете Колорадо, Денвер. С того времени клетки HeLa «постоянно используются для исследования рака, СПИДа, воздействия радиации и токсичных веществ, картирования генов и множества других научных исследований». По словам автора Ребекки Склут, к 2009 году «было опубликовано более 60 000 научных статей об исследованиях, проведенных на HeLa, и это число постоянно увеличивалось со скоростью более 300 статей каждый месяц» <162.>

Ликвидация полиомиелита

Клетки HeLa были использованы Джонасом Солком для тестирования первой вакцины против полиомиелита в 1950-х годах. Было замечено, что они легко заражаются полиомиелитом, вызывая гибель инфицированных клеток. Это сделало клетки HeLa очень желательными для тестирования вакцины против полиомиелита, поскольку результаты можно было легко получить. Для тестирования вакцины Солка от полиомиелита потребовался большой объем клеток HeLa, что побудило Национальный фонд детского паралича (NFIP) найти установку, способную производить клетки HeLa в массе. Весной 1953 года в Университете Таскиги была открыта фабрика по культивированию клеток, чтобы снабжать Солка и другие лаборатории клетками HeLa. Менее чем через год вакцина Солка была готова для испытаний на людях.

Вирусология

Клетки HeLa использовались для тестирования того, как вирус парво заражает клетки людей, собак, и кошки. Эти клетки также использовались для изучения вирусов, таких как вирус оропуша (OROV). OROV вызывает разрушение клеток в культуре, при котором клетки начинают дегенерировать вскоре после заражения, вызывая вирусную индукцию апоптоза. Клетки HeLa использовали для изучения экспрессии вируса папилломы E2 и апоптоза. Клетки HeLa также использовались для изучения способности вируса чумы собак вызывать апоптоз в линиях раковых клеток, что может сыграть важную роль в разработке методов лечения опухолевых клеток, устойчивых к радиации и химиотерапии..

Клетки HeLa также сыграли важную роль в разработке вакцин вируса папилломы человека (HPV). В 1980-х годах Харальд цур Хаузен обнаружил, что клетки Лакса из первоначальной биопсии содержали ВПЧ-18, который позже был обнаружен как причина агрессивного рака, убившего Генриетту Лакс. Его работа по связыванию ВПЧ с раком шейки матки принесла ему Нобелевскую премию и привела к разработке вакцин против ВПЧ, которые, по прогнозам, снизят количество смертей от рака шейки матки на 70%.

За прошедшие годы клетки HeLa изменились. были инфицированы различными типами вирусов, включая ВИЧ, вирус Зика, герпес и эпидемический паротит, для тестирования и разработки новых вакцин и лекарств. Доктор Ричард Аксель обнаружил, что добавляя белок CD4 к клеткам HeLa, они могли заразиться ВИЧ, что позволило изучить вирус. В 1979 году ученые узнали, что вирус кори постоянно мутирует при заражении клеток HeLa, а в 2019 году обнаружили, что вирус Зика не может размножаться в клетках HeLa.

Рак

Клетки HeLa использовались в количество исследований рака, включая исследования с участием половых стероидных гормонов, таких как эстрадиол, эстроген и рецепторы эстрогена, а также эстрогеноподобные соединения, такие как кверцетин и его противораковые свойства. Также были проведены исследования клеток HeLa, влияния флавоноидов и антиоксидантов с эстрадиолом на пролиферацию раковых клеток.

Клетки HeLa использовали для исследования фитохимических соединений и основного механизма противораковой активности этанольного экстракта кожуры манго (EEMP). Было обнаружено, что EEMP содержит различные фенольные соединения и активирует гибель злокачественных клеток шейки матки человека HeLa посредством апоптоза, что позволяет предположить, что EEMP может помочь предотвратить рак шейки матки, а также другие виды рака.

В 2011 году клетки HeLa были использованы в тестах новых гептаметиновых красителей IR-808 и других аналогов, которые в настоящее время исследуются на предмет их уникального применения в медицинской диагностике, разработке тераностики, индивидуализированное лечение больных раком с помощью PDT, совместного введения с другими лекарствами и облучения. Клетки HeLa использовались в исследованиях с участием фуллеренов для индукции апоптоза в рамках фотодинамической терапии, а также в исследованиях рака in vitro с использованием клеточных линий. Другие клетки HeLa также использовались для определения раковых маркеров в РНК, и были использованы для создания системы идентификации на основе РНКи. Вмешательство конкретных раковых клеток.

В 2014 году было показано, что HeLa является жизнеспособной клеточной линией для опухоли ксенотрансплантатов у C57BL / 6 голых мышей, и впоследствии был использован для изучения эффектов in vivo флуоксетина и цисплатина на рак шейки матки.

Генетика

В 1953 году лабораторная ошибка, связанная с смешиванием клеток HeLa с неподходящей жидкостью, позволила исследователям четко увидеть и подсчитать каждую хромосому в клетках HeLa, с которыми они впервые работали. Случайное открытие побудило ученых Джо Хин Тжио и Альберта Левана разработать более совершенные методы окрашивания и подсчета хромосом. Они первыми точно описали, что у человека 23 пары хромосом, а не 24, как считалось ранее. Это было важно для изучения нарушений развития, таких как синдром Дауна, связанных с определенным количеством хромосом.

В 1965 году Генри Харрис и Джон Уоткинс создали первый гибрид человека и животного путем слияния клеток HeLa с клетками эмбриона мыши. Это позволило добиться прогресса в картировании генов на определенные хромосомы, что в конечном итоге привело к Проекту генома человека.

Космическая микробиология

В 1960-х годах клетки HeLa были отправлены в первые космические миссии и спутники. определить долгосрочное воздействие космических путешествий на живые клетки и ткани. Ученые обнаружили, что клетки HeLa делятся еще быстрее в условиях невесомости.

Анализ

Теломераза

Линия клеток HeLa была получена для использования в исследования рака. Эти клетки размножаются аномально быстро, даже по сравнению с другими раковыми клетками. Как и многие другие раковые клетки, клетки HeLa имеют активную версию теломеразы во время деления клетки, которая копирует теломеры снова и снова. Это предотвращает постепенное укорочение теломер, которое связано со старением и возможной гибелью клеток. Таким образом, клетки обходят предел Хейфлика, который представляет собой ограниченное число клеточных делений, которое может пройти большинство нормальных клеток, прежде чем они станут стареющими. Результат - неограниченное деление клеток и бессмертие.

Номер хромосомы

Горизонтальный перенос гена от вируса папилломы человека 18 (HPV18) в клетки шейки матки человека создали геном HeLa, который отличается от генома Генриетты По разным причинам не хватает генома, включая количество хромосом. Клетки HeLa представляют собой быстро делящиеся раковые клетки, и количество хромосом варьировалось во время формирования рака и культивирования клеток. Текущая оценка (за исключением очень крошечных фрагментов) - это «гипертриплоидное число хромосом (3n +)», которое означает от 76 до 80 полных хромосом (вместо нормального диплоидного числа 46) с 22-25 клонально аномальными хромосомами, известными как «сигнатуры HeLa».. " Сигнатурные хромосомы могут быть получены из нескольких исходных хромосом, что делает сложные итоговые подсчеты на основе исходной нумерации. Исследователи также отметили, насколько стабильными могут быть эти аберрантные кариотипы. Исследования, в которых сочеталось спектральное кариотипирование, FISH и традиционные цитогенные методы, показали, что обнаруженные хромосомные аберрации могут быть характерными для поздних карцином шейки матки и, вероятно, присутствовали в первичной опухоли, поскольку геном HeLa оставался стабильным даже после лет непрерывного культивирования.

Полная последовательность генома

Полный геном клеток HeLa был секвенирован и опубликован 11 марта 2013 г. без недостатков семейные знания. Семья выразила обеспокоенность, поэтому авторы добровольно отказали в доступе к данным о последовательностях. Джей Шендур руководил проектом по секвенированию HeLa в Вашингтонском университете, в результате которого была подготовлена ​​статья, которая была принята к публикации в марте 2013 года. но это также было приостановлено, пока решались проблемы конфиденциальности семьи Лакс. 7 августа 2013 года NIH директор Фрэнсис Коллинз объявил о политике контролируемого доступа к геному клеточной линии, основанной на соглашении, достигнутом после трех встреч с семьей Лакс. Комитет по доступу к данным рассмотрит запросы исследователей на доступ к последовательности генома в соответствии с критериями, согласно которым исследование предназначено для медицинских исследований, и пользователи будут соблюдать условия Соглашения об использовании данных генома HeLa, которое включает в себя, что все исследователи, финансируемые NIH, будут храните данные в единой базе данных для будущего обмена. Комитет состоит из шести членов, в том числе представителей медицины, науки и биоэтики, а также двух членов семьи Лакс. В интервью Коллинз похвалил готовность семьи Лакс участвовать в этой ситуации, которая им навязывалась. Он описал весь опыт с ними как «мощный», заявив, что он уникальным образом объединил «науку, научную историю и этические проблемы».

Загрязнение

Клетки HeLa иногда трудно обнаружить контроля из-за их адаптации к росту в планшетах с культурой ткани и способности вторгаться и вытеснять другие клеточные линии. Известно, что из-за неправильного обслуживания они заражают другие культуры клеток в той же лаборатории, мешая биологическим исследованиям и вынуждая исследователей объявлять многие результаты недействительными. Степень загрязнения клеток HeLa среди других типов клеток неизвестна, потому что немногие исследователи проверяют идентичность или чистоту уже установленных клеточных линий. Было продемонстрировано, что значительная часть клеточных линий in vitro загрязнена клетками HeLa; оценки колеблются от 10% до 20%. Стэнли Гартлер (1967) и Уолтер Нельсон-Рис (1975) были первыми, кто опубликовал материалы о загрязнении различных клеточных линий HeLa. Гартлер отметил, что «с продолжающимся расширением технологии культивирования клеток почти наверняка произойдет как межвидовое, так и внутривидовое заражение».

Загрязнение клеток HeLa стало повсеместной проблемой во всем мире, затрагивающей даже лаборатории многих известных врачи, ученые и исследователи, в том числе Джонас Солк. Проблема заражения HeLa также способствовала возникновению напряженности в рамках холодной войны. СССР и США начали сотрудничать в войне с раком, начатой ​​президентом Ричардом Никсоном, только чтобы обнаружить, что обмененные клетки были заражены HeLa.

Вместо того чтобы сосредоточиться на том, как решить проблему заражения клеток HeLa, многие ученые и писатели продолжают документировать эту проблему как просто проблему заражения, вызванную не ошибкой человека или недостатками, а жизнестойкостью, распространением или подавляющим характером HeLa. Последние данные показывают, что перекрестное заражение все еще является серьезной проблемой современных клеточных культур. Международный комитет по аутентификации клеточной линии (ICLAC) отмечает, что многие случаи неправильной идентификации клеточной линии являются результатом перекрестного заражения культуры другой, более быстрорастущей клеточной линией. Это ставит под сомнение достоверность исследований, проведенных с использованием зараженных клеточных линий, поскольку определенные атрибуты контаминанта, которые могут происходить из совершенно другого вида или ткани, могут быть ошибочно отнесены к исследуемой клеточной линии. Предложение новых видов

клетки HeLa. Временной диапазон: антропоцен , 0 Ma PreꞒ O S D C P T J K Pg N
HeLa-V.jpg
Сканирующая электронная микрофотография только что разделенных клеток HeLa. Zeiss Merlin HR-SEM.
Статус сохранения
Домашний
Научная классификация
Царство:incertae sedis
Тип:incertae sedis
Класс:incertae sedis
Порядок:incertae sedis
Семейство:Helacytidae
Род:Helacyton
Виды:H. gartleri
Биномиальное имя
Helacyton gartleri . Ли Ван Вален

HeLa был описан Ли Ван Валеном как пример современного создания нового вида, получившего название Helacyton gartleri, вследствие к их способности к неограниченному воспроизведению и их нечеловеческому количеству хромосом. Вид был назван в честь Стэнли М. Гартлера, которому ван Вален приписывает открытие «выдающегося успеха этого вида». Его аргумент в пользу видообразования основан на следующих моментах:

  • Хромосомная несовместимость клеток HeLa с людьми.
  • экологическая ниша клеток HeLa.
  • Их способность сохраняться и расширяться далеко за пределы желаний земледельцев.
  • HeLa можно определить как вид, поскольку он имеет свой собственный клональный кариотип.

Ван Вален предложил новое семейство Helacytidae и род Helacyton, а также как предложение нового вида для клеток HeLa в той же статье.

Однако это предложение не было воспринято всерьез ни другими выдающимися эволюционными биологами, ни учеными других дисциплин. Аргумент Ван Валена о том, что HeLa является новым видом, не соответствует критериям независимого одноклеточного вида, воспроизводящегося бесполым путем из-за пресловутой нестабильности кариотипа HeLa и отсутствия у них строгой родословной от предков до потомков.

Дополнительные изображения

In media

HeLa была предметом книги 2010 года Ребекки Склот, Бессмертная жизнь Генриетты Лакс, исследуя исторический контекст клеточной линии и то, как семья Лакс участвовала в ее использовании.

Повесть 2019 года от Н. К. Джемисин под названием «Emergency Skin» повествует о прибытии будущего агента на заброшенную Землю в поисках культуры HeLa.

Документальный фильм 1997 года Адама Кертиса объясняет историю HeLa и его значение для медицины и общества.

Фильм HBO 2017 года «Бессмертная жизнь Генриетты Лакс » с Опрой Уинфри, Сильвией Грейс Крим, Рокки Кэрролл и Рене Элиз Голдсберри в роли Генриетты Лакс в главных ролях. Фильм основан на одноименной книге Ребекки Склут, которую сыграла в фильме Роуз Бирн.

См. Также

Ссылки

Дополнительная литература

Внешние ссылки

На Викискладе есть материалы, связанные с клетками HeLa.
Последняя правка сделана 2021-05-23 04:07:41
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте