HeLa-cellen

Bijna al het onderzoek in de moleculaire biologie, farmacologie, virologie, genetica sinds het begin van de twintigste eeuw hebben gebruikt samples van de belangrijkste levende cellen, die worden verkregen uit een levend organisme en worden gekweekt door verschillende biochemische methoden kunnen hun levensvatbaarheid te verlengen, dat wil zeggen, de mogelijkheid om te delen in het laboratorium. In het midden van de vorige eeuw ontving de wetenschap HeLa-cellen, die niet onderhevig zijn aan natuurlijke biologische dood. En hierdoor konden veel onderzoeken een doorbraak worden in de biologie en de geneeskunde.

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

Waar komen de geïmmortaliseerde HeLa-cellen vandaan?

De geschiedenis van de voorbereiding van deze "onsterfelijke" cellen (immortalisatie - het vermogen van cellen om een oneindig lange divisie) wordt in verband gebracht met een slechte 31-jarige patiënt van de Johns Hopkins Hospital in Baltimore - Afro-Amerikaanse vrouw, moeder van vijf kinderen genaamd Henrietta Lacks (Henrietta Lacks), die ziek met kanker te zijn geweest baarmoederhals gedurende acht maanden en na het ondergaan van inwendige bestraling (brachytherapie), stierf in dit ziekenhuis op 4 oktober 1951.

Kort daarvoor, wordt getracht Henrietta behandeling van baarmoederhalskanker, arts, chirurg Howard Wilbur Jones, nam hij een monster van de tumor weefsel voor onderzoek en gaf in een ziekenhuis laboratorium, onder leiding op het moment van de biologie bachelor George Otto homo.

Biopsiestudies verbluften de bioloog: weefselcellen stierven niet op tijd als gevolg van apoptose, maar bleven zich vermenigvuldigen, en met een verbazingwekkende snelheid. De onderzoeker slaagde er in om één specifieke structurele cel te selecteren en te vermenigvuldigen. De resulterende cellen gingen door met delen en stopten met sterven aan het einde van de mitotische cyclus.

En kort na de dood van de patiënt (wiens naam niet was bekendgemaakt, maar versleuteld als een reductie van HeLa), verscheen er een mysterieuze HeLa-celkweek.

Zodra duidelijk werd dat HeLa-cellen - die buiten het menselijk lichaam toegankelijk zijn - niet onder geprogrammeerde dood vallen, begon de vraag naar hen voor verschillende onderzoeken en experimenten te groeien. En verdere commercialisering van de onverwachte bevinding resulteerde in de organisatie van seriële productie - voor de verkoop van HeLa-cellen aan tal van wetenschappelijke centra en laboratoria.

Het gebruik van HeLa-cellen

In 1955 werden HeLa-cellen de eerste gekloonde menselijke cellen en het gebruik van HeLa-cellen begon over de hele wereld: in studies van cellulair metabolisme bij kanker; de veroudering van cellen bestuderen; oorzaken van AIDS; kenmerken van het menselijke papillomavirus en andere virale infecties; effecten van straling en giftige stoffen; gen mapping; in proeven van nieuwe farmacologische middelen; testen van cosmetica, etc.

Volgens sommige rapporten werd de cultuur van deze snelgroeiende cellen gebruikt in 70 tot 80 duizend medische onderzoeken over de hele wereld. Jaarlijks wordt voor de behoeften van de wetenschap ongeveer 20 ton HeLa-cellen cultuur gekweekt, meer dan 10 duizend octrooien worden geregistreerd met de deelname van deze cellen.

De populariteit van het nieuwe laboratoriumbiomateriaal werd vergemakkelijkt door het feit dat in 1954 de stam van HeLa-cellen door Amerikaanse virologen werd gebruikt om het door hen ontwikkelde poliovaccin te testen .

Decennia lang heeft de cultuur van HeLa-cellen gediend als een eenvoudig model voor het creëren van meer intuïtieve varianten van complexe biologische systemen. En het vermogen om onsterfelijk gemaakte cellijnen te klonen, stelt u in staat om herhaaldelijk tests op genetisch identieke cellen te herhalen, wat een vereiste is voor biomedisch onderzoek.

Helemaal aan het begin - in de medische literatuur van die jaren - werd het "uithoudingsvermogen" van deze cellen genoteerd. Inderdaad, HeLa-cellen houden niet op met delen zelfs in een conventionele laboratoriumtestbuis. En ze maken het zo agressief dat het laboratoriumtechnici kosteloos laat zien dat HeLa-cellen noodzakelijkerwijs in andere culturen zullen doordringen en de oorspronkelijke cellen stilletjes zullen vervangen, waardoor de chistat van de uitgevoerde experimenten hoogst twijfelachtig is.

Trouwens, als resultaat van één onderzoek, dat in 1974 werd uitgevoerd, werd het vermogen van HeLa-cellen om andere cellijnen in laboratoria van wetenschappers te "besmetten", experimenteel vastgesteld.

HeLa-cellen: wat hebben de studies laten zien?

Waarom gedragen HeLa-cellen zich op deze manier? Omdat dit geen gewone cellen zijn van gezonde lichaamsweefsels, maar tumorcellen die zijn verkregen uit een monster van een kankerweefsel en die pathologisch veranderde genen bevatten voor de continue mitose van menselijke kankercellen. In feite zijn dit klonen van kwaadaardige cellen.

In 2013 rapporteerden onderzoekers van het European Laboratory of Molecular Biology (EMBL) dat ze met behulp van spectrale karyotypering een sequentie van DNA en RNA in het Henrietta Lax-genoom vaststelden. En, in vergelijking met HeLa-cellen, waren we ervan overtuigd: tussen de HeLa-genen en normale menselijke cellen, opvallende verschillen ...

Eerder echter leidde cytogenetische analyse van HeLa-cellen tot de ontdekking van talrijke chromosomale aberraties en gedeeltelijke genomische hybridisatie van deze cellen. Er werd gevonden dat HeLa-cellen hypertriploïde (3n +) karyotype bezitten en heterogene celpopulaties produceren. Meer dan de helft van de gekloonde HeLa-cellen heeft aneuploïdie - een verandering in het aantal chromosomen: 49, 69, 73 en zelfs 78 in plaats van 46.

Zoals later bleek, zijn multipolaire, polycentrische of multipolaire mitosen in HeLa-cellen betrokken bij de genomische instabiliteit van het HeLa-fenotype, het verlies van chromosoommerkers en de vorming van additionele structurele anomalieën. Dit is een overtreding tijdens celdeling, wat leidt tot pathologische scheiding van chromosomen. Als de mitotische bipolariteit van de splijtingsspil kenmerkend is voor gezonde cellen, dan wordt tijdens de deling van de kankercel een groter aantal polen en splijtingsspindels gevormd en ontvangen beide dochtercellen een ander aantal chromosomen. En de multipolariteit van de spil met mitose van cellen is een kenmerkende eigenschap van kankercellen.

Het bestuderen meerpolige mitose in HeLa-cellen, Genetics geconcludeerd dat het geheel van onderverdeling van kankercellen in principe verkeerd: profase van mitose korter en vorming spindle vooraf verdeling van chromosomen; de metafase begint ook eerder en de chromosomen hebben geen tijd om hun plaats in te nemen en worden lukraak verdeeld. Welnu, centrosomes zijn minstens twee keer zoveel als nodig.

Het karyotype van de HeLa-cel is dus onstabiel en kan in verschillende laboratoria dramatisch verschillen. Dientengevolge kunnen de resultaten van vele studies - in omstandigheden van verlies van de genetische identiteit van cellulair materiaal - eenvoudig niet in andere omstandigheden worden gereproduceerd.

De wetenschap heeft grote vooruitgang geboekt door het vermogen om biologische processen op een gecontroleerde manier te manipuleren. Het laatste voor de hand liggende voorbeeld is de creatie door een groep onderzoekers uit de VS en China met behulp van een 3D-printer van een realistisch model van een kankergezwel met behulp van HeLa-cellen.