Komórki HeLa

Prawie wszystkie badania biologii molekularnej, farmakologii, wirusologii, genetyki od początku XX wieku są stosowane próbek pierwotnych żywych komórek, które są uzyskiwane z żywego organizmu i hodować różnych metod biochemicznych może przedłużyć ich żywotność, to znaczy możliwość wymiany w laboratorium. W połowie ubiegłego wieku naukowcy otrzymali komórki HeLa, które nie podlegają naturalnej biologicznej śmierci. Dzięki temu wiele badań stało się przełomem w biologii i medycynie.

[1], [2], [3], [4]

Skąd pochodzą unieśmiertelnione komórki HeLa?

Historia wytwarzania tych „nieśmiertelna” komórki (unieśmiertelnieniem - zdolność komórek do nieskończenie długiego podziału) wiąże się ze słabą 31-letniego pacjenta z Johns Hopkins Hospital w Baltimore - African-American kobieta, matka pięciorga dzieci nazwane Henrietta Lacks (Henrietta brakuje), który, będąc chory na raka szyjka macicy przez osiem miesięcy minęło i promieniowanie wewnętrzne (brachyterapia), zmarł w szpitalu 04 październik 1951.

Krótko przed tym, podejmowane są wysiłki w celu leczenia Henrietta z rakiem szyjki macicy, lekarz, chirurg Howard Wilbur Jones wziął próbkę tkanki guza do badania i podał w laboratorium szpitalnym, na czele w czasie biologia kawalerskim George Otto gejów.

Biopsja ogłuszyła biologa: komórki tkanki nie umierały w odpowiednim czasie w wyniku apoptozy, ale nadal się mnożyły i zadziwiająco szybko. Badaczowi udało się wyodrębnić jedną specyficzną komórkę strukturalną i pomnożyć ją. Otrzymane komórki nadal dzielą się i przestają umierać pod koniec cyklu mitotycznego.

Wkrótce po śmierci pacjenta (którego imię nie zostało ujawnione, ale zaszyfrowane jako redukcja HeLa) pojawiła się tajemnicza kultura komórkowa HeLa.

Gdy stało się jasne, że komórki HeLa - dostępne poza ciałem ludzkim - nie podlegają zaprogramowanej śmierci, zapotrzebowanie na nie na różne badania i eksperymenty zaczęło rosnąć. A dalsza komercjalizacja nieoczekiwanego odkrycia spowodowała organizację produkcji seryjnej - na sprzedaż komórek HeLa do licznych ośrodków naukowych i laboratoriów.

Wykorzystanie komórek HeLa

W 1955 roku komórki HeLa stały się pierwszymi sklonowanymi komórkami ludzkimi, a użycie komórek HeLa rozpoczęło się na całym świecie: w badaniach metabolizmu komórkowego w raku; badanie starzenia się komórek; przyczyny AIDS; cechy ludzkiego wirusa brodawczaka i inne infekcje wirusowe; skutki promieniowania i substancji toksycznych; mapowanie genów; w próbach nowych środków farmakologicznych; testowanie kosmetyków itp.

Według niektórych doniesień, kultura tych szybko rosnących komórek była używana w 70-80 tysiącach badań medycznych na całym świecie. Rocznie na potrzeby nauki uprawia się około 20 ton kultury komórek HeLa, z udziałem tych komórek rejestruje się ponad 10 tysięcy patentów.

Popularność nowego biomateriału laboratoryjnego ułatwiła fakt, że w 1954 r. Szczepy komórek HeLa zostały wykorzystane przez amerykańskich wirusologów do testowania opracowanej przez nich szczepionki przeciwko polio.

Przez dziesięciolecia kultura komórek HeLa służyła jako prosty model do tworzenia bardziej intuicyjnych wariantów złożonych systemów biologicznych. Zdolność do klonowania unieśmiertelnionych linii komórkowych pozwala wielokrotnie powtarzać testy na genetycznie identycznych komórkach, co jest warunkiem wstępnym do badań biomedycznych.

Na samym początku - w literaturze medycznej tamtych lat - odnotowano "wytrzymałość" tych komórek. Rzeczywiście, komórki HeLa nie przerywają dzielenia nawet w konwencjonalnej probówce laboratoryjnej. I robią to tak agresywnie, że technicy powinni pokazać najmniejszego niedbałości, komórki HeLa wymagane przenikać do innych kultur i spokojnie zastąpić oryginalne komórki, powodując chistata eksperymentów jest poważne wątpliwości.

Nawiasem mówiąc, w wyniku jednego badania, które przeprowadzono w 1974 r., Eksperymentalnie ustalono zdolność komórek HeLa do "zanieczyszczania" innych linii komórkowych w laboratoriach naukowców.

Komórki HeLa: co wykazały badania?

Dlaczego komórki HeLa zachowują się w ten sposób? Ponieważ nie są to zwykłe komórki zdrowych tkanek organizmu, ale komórki nowotworowe uzyskane z próbki tkanki nowotworowej i zawierające zmienione patologicznie geny dla ciągłej mitozy ludzkich komórek nowotworowych. W rzeczywistości są to klony złośliwych komórek.

W 2013 r. Naukowcy z Europejskiego Laboratorium Biologii Molekularnej (EMBL) donoszą, że stosując kariotypowanie spektralne, ustalili sekwencję DNA i RNA w genomie Henrietty Lax. A w porównaniu z komórkami HeLa przekonaliśmy się: pomiędzy genami HeLa i normalnymi komórkami ludzkimi, uderzające różnice ...

Jednak nawet wcześniej, analiza cytogenetyczna komórek HeLa doprowadziła do odkrycia licznych aberracji chromosomowych i częściowej genomowej hybrydyzacji tych komórek. Stwierdzono, że komórki HeLa mają kariotyp typu hypertriploid (3n +) i wytwarzają heterogenne populacje komórek. Ponad połowa sklonowanych komórek HeLa ma aneuploidię - zmianę w liczbie chromosomów: 49, 69, 73, a nawet 78 zamiast 46.

Jak się okazało, do niestabilności genomowej fenotypów HeLa, utrata chromosomów i tworzenie dodatkowych znaczników strukturalne nieprawidłowości związane wielobiegunowy, policentryczny lub wielobiegunowy mitozy w komórkach HeLa. Jest to naruszenie podczas podziału komórki, co prowadzi do patologicznej segregacji chromosomów. Jeśli komórki zdoroayh znamienny wrzeciona mitotycznego bipolarny, w czasie podziału komórki raka tworzą dużą liczbę słupów i wrzeciona, a dwie komórki córki otrzymać inną liczbę chromosomów. Wielokrotność wrzeciona z mitozą komórek jest charakterystyczną cechą komórek nowotworowych.

Studia wielobiegunowego mitozy w komórkach HeLa, Genetics stwierdzono, że cały proces podziału komórek nowotworowych, w zasadzie jest błędna: profazie mitozy krótszy i tworzenia wrzeciona poprzedza podział chromosomów; metafaza również zaczyna się wcześniej, a chromosomy nie mają czasu, aby zająć ich miejsce, rozprowadzane w sposób chaotyczny. Cóż, centrosomy są co najmniej dwa razy więcej niż potrzeba.

Tak więc kariotyp komórki HeLa jest niestabilny i może się znacznie różnić w różnych laboratoriach. W konsekwencji wyników wielu badań - w warunkach utraty genetycznej tożsamości materiału komórkowego - po prostu nie można odtworzyć w innych warunkach.

Nauka osiągnęła wielki postęp dzięki zdolności do manipulowania procesami biologicznymi w kontrolowany sposób. Ostatnim oczywistym przykładem jest stworzenie przez grupę naukowców z USA i Chin za pomocą drukarki 3D realistycznego modelu guza nowotworowego z wykorzystaniem komórek HeLa.