HeLa celice

Skoraj vse raziskave v molekularni biologiji, farmakologije, virologije, so genetika od začetka XX stoletja uporabljajo vzorce osnovnih življenjskih celic, ki jih dobimo iz živega organizma in ki rastejo z različnimi biokemijskimi metodami lahko podaljša njihovo preživetje, to je možnost delitve v laboratoriju. Sredi prejšnjega stoletja je znanost prejel HeLa celice, ki niso predmet naravne biološke smrti. In to je omogočilo številne raziskave, da postanejo preboj v biologiji in medicini.

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

Od kod prihajajo immortalized HeLa celice?

Zgodovina priprave teh "nesmrtna" celic (imortalizacije - sposobnost celic, da neskončno dolgo delitev), ki je povezana s slabim 31-letnega bolnika z Johns Hopkins bolnišnici v Baltimoru - afriško-ameriška ženska, mati petih otrok z imenom Henrietta Lacks (Henrietta Lacks), ki je, potem ko je bil bolan z rakom materničnega vratu osem mesecev in po notranjem obsevanju (brahiterapija), je umrl v tej bolnišnici 4. Oktobra 1951.

Tik pred tem, so prizadevanja za zdravljenje Henrietta za raka na materničnem vratu, zdravnik, kirurg Howard Wilbur Jones, je vzel vzorec tkiva tumorja za pregled in rok v bolnišnici laboratoriju, vodil v času biologija diplomirani George Otto gej.

Biopsijske študije so osupljale biologa: tkivne celice niso umrle pravočasno zaradi apoptoze, ampak so se še naprej množile in presenetljivo. Raziskovalcu je uspelo izločiti eno posebno strukturno celico in ga pomnožiti. Nastale celice so se na koncu mitotičnega cikla še naprej ločevale in prenehale umirati.

In kmalu po smrti pacienta (čigar ime ni bilo razkrito, ampak šifrirano kot zmanjšanje HeLa) se je pojavila skrivnostna celična kultura HeLa.

Takoj, ko je postalo jasno, da celice HeLa - dostopne izven človeškega telesa - niso podvržene načrtovani smrti, se je povpraševanje po njih za različne študije in eksperimente začelo povečevati. Nadaljnja komercializacija nepričakovanih ugotovitev je privedla do organizacije serijske proizvodnje - za prodajo HeLa celic številnim znanstvenim centrom in laboratorijem.

Uporaba HeLa celic

Leta 1955 so celice HeLa postale prve klonirane človeške celice, uporaba celic HeLa pa se je začela po vsem svetu: v študijah celičnega metabolizma pri raku; preučevanje staranja celic; vzroki za AIDS; značilnosti človeškega papilomavirusa in drugih virusnih okužb; učinki sevanja in strupenih snovi; kartiranje genov; v preskušanjih novih farmakoloških učinkovin; testiranje kozmetike itd.

Po nekaterih poročilih je bila kultura teh hitro rastočih celic uporabljena v 70-80 tisočih medicinskih študijah po vsem svetu. Vsako leto se za potrebe znanosti prideluje približno 20 ton celic HeLa, pri čemer sodelujejo več kot 10 tisoč patentov.

Priljubljenost novega laboratorijskega biomateriala je olajšala dejstvo, da so ameriški virologi leta 1954 senzor celic HeLa uporabili za testiranje poli cepiva, ki so ga razvili .

Kultura celic HeLa je že desetletja postala preprost model za ustvarjanje bolj intuitivnih variant kompleksnih bioloških sistemov. In sposobnost kloniranja immortaliziranih celičnih linij omogoča ponavljajoče se ponovitve testov na gensko identičnih celicah, kar je predpogoj za biomedicinske raziskave.

Na samem začetku - v medicinski literaturi tistih let - je bila ugotovljena "vzdržljivost" teh celic. Dejansko celice HeLa ne prenehajo deliti niti v običajnem laboratorijskem epruveti. In to tako agresivno, da bi morali tehniki pokazati najmanjšega brezbrižnosti, HeLa celice so potrebni, da prodre v druge kulture in tiho nadomesti originalne celice, zaradi česar chistata eksperimentov je v resnih dvomih.

Mimogrede, kot rezultat ene študije, ki je bila izvedena leta 1974, je bilo eksperimentalno ugotovljeno, da celice HeLa "kontaminirajo" druge celične linije v znanstvenih laboratorijih.

HeLa celice: kaj so pokazale študije?

Zakaj se HeLa celice obnašajo tako? Ker to niso navadne celice zdravih telesnih tkiv, vendar so tumorske celice pridobljene iz vzorca rakastega tkiva in vsebujejo patološko spremenjene gene za kontinuirano mitozo človeških rakavih celic. Dejansko so to kloni malignih celic.

Leta 2013 so raziskovalci iz Evropskega laboratorija za molekularno biologijo (EMBL) poročali, da so z uporabo spektralne kariotipizacije vzpostavili zaporedje DNA in RNA v genotipu Henrietta Lax. In, v primerjavi z HeLa celicami, smo bili prepričani: med HeLa geni in normalne človeške celice, presenetljive razlike ...

Vendar pa je bila še prej citogenetska analiza celic HeLa privedla do odkritja številnih kromosomskih aberacij in delne genomske hibridizacije teh celic. Ugotovljeno je bilo, da imajo HeLa celice hipertriploidni (3n +) kariotip in proizvajajo heterogene celične populacije. Več kot polovica kloniranih HeLa celic ima aneuploidijo - sprememba števila kromosomov: 49, 69, 73 in celo 78 namesto 46.

Kot se je izkazalo, da genomske nestabilnosti fenotipov HeLa, izguba kromosomov in nastajanje dodatnih markerjev strukturne anomalije vključeni večpolaren, policentrično ali večpolna mitoze v HeLa celice. To je kršitev med delitvijo celic, kar vodi do patološke segregacije kromosomov. Če zdoroayh celice značilna mitotićno vretena bipolarnost, v delitev rakavih celic tvorijo veliko število polov in vreteno, in dva hčerinske celice prejmejo različno število kromosomov. In multipolarnost vretena z mitozo celic je značilna značilnost rakavih celic.

Študij multipolarne mitoze v HeLa celicah, genetika ugotovila, da načeloma, je celoten proces delitve rakavih celic narobe: prophase mitoze krajše in oblikovanja vretena je pred delitev kromosomov; metafaza se prav tako začne že prej, kromosomi pa nimajo časa, da bi zasedli svoje mesto, porazdeljeno pa je nesmiselno. No, centrosomi so vsaj dvakrat toliko, kot je potrebno.

Zato je kariotip celice HeLa nestabilen in se lahko močno razlikuje v različnih laboratorijih. Zato rezultati mnogih študij - v pogojih izgube genetske identitete celičnega materiala - preprosto ni mogoče reproducirati v drugih pogojih.

Znanost je dosegla velik napredek zaradi zmožnosti manipuliranja z biološkimi procesi na nadzorovan način. Zadnji očitni primer je ustanovitev skupine raziskovalcev iz ZDA in Kitajske s tridimenzionalnim tiskalnikom realističnega modela rakavega tumorja, ki uporablja celice HeLa.