HeLa-celler

Næsten al videnskabelig forskning inden for molekylærbiologi, farmakologi, virologi og genetik siden begyndelsen af det 20. århundrede har anvendt prøver af primære levende celler, som blev udtaget fra en levende organisme og dyrket ved forskellige biokemiske metoder, hvilket har gjort det muligt at forlænge deres levedygtighed, det vil sige evnen til at dele sig under laboratorieforhold. I midten af det sidste århundrede modtog videnskaben HeLa-celler, som ikke er underlagt naturlig biologisk død. Og dette gjorde det muligt for mange studier at blive et gennembrud inden for biologi og medicin.

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

Hvor kom udødeliggjorte HeLa-celler fra?

Historien om at opnå disse "udødelige" celler (udødelighed er cellers evne til at dele sig uendeligt) er forbundet med en fattig 31-årig patient på Johns Hopkins Hospital i Baltimore – en afroamerikansk kvinde, mor til fem børn ved navn Henrietta Lacks, som efter at have lidt af livmoderhalskræft i otte måneder og efter at have gennemgået intern strålebehandling (brachyterapi) døde på dette hospital den 4. oktober 1951.

Kort før dette, mens han forsøgte at behandle Henrietta for livmoderhalskræft, tog den behandlende læge, kirurgen Howard Wilbur Jones, en prøve af tumorvæv til undersøgelse og sendte den til hospitalets laboratorium, der dengang blev ledet af George Otto Gey, en bachelor i biologi.

Biologen var lamslået over biopsien: vævscellerne døde ikke efter den tildelte tid som følge af apoptose, men fortsatte med at formere sig, og med en forbløffende hastighed. Forskeren formåede at isolere en specifik strukturel celle og formere den. De resulterende celler fortsatte med at dele sig og stoppede med at dø ved afslutningen af den mitotiske cyklus.

Og kort efter patientens død (hvis navn ikke blev afsløret, men krypteret som forkortelsen HeLa), dukkede en mystisk kultur af HeLa-celler op.

Da det stod klart, at HeLa-celler – der findes uden for menneskekroppen – ikke var underlagt programmeret død, begyndte efterspørgslen efter dem til forskellige undersøgelser og eksperimenter at vokse. Og yderligere kommercialisering af den uventede opdagelse resulterede i organisering af serieproduktion – til salg af HeLa-celler til adskillige videnskabelige centre og laboratorier.

Brug af HeLa-celler

I 1955 blev HeLa-celler de første menneskeceller, der blev klonet, og HeLa-celler er blevet brugt verden over til at studere cellemetabolisme i kræft; aldringsprocessen; årsagerne til AIDS; karakteristikaene for human papillomavirus og andre virusinfektioner; virkningerne af stråling og giftige stoffer; genkortlægning; afprøvning af nye lægemidler; afprøvning af kosmetik osv.

Ifølge nogle data er kulturen af disse hurtigtvoksende celler blevet brugt i 70-80 tusinde medicinske studier verden over. Omkring 20 tons HeLa-cellekultur dyrkes årligt til videnskabelige behov, og mere end 10 tusinde patenter, der involverer disse celler, er blevet registreret.

Populariseringen af det nye laboratoriebiomateriale blev fremmet af, at amerikanske virologer i 1954 brugte HeLa-cellestammen til at teste den poliovaccine, de havde udviklet.

I årtier har HeLa-cellekultur været meget anvendt som en simpel model til at skabe mere visuelle versioner af komplekse biologiske systemer. Og evnen til at klone udødeliggjorte cellelinjer muliggør gentagne analyser på genetisk identiske celler, en forudsætning for biomedicinsk forskning.

Helt i begyndelsen – i den medicinske litteratur fra de år – bemærkede man disse cellers "udholdenhed". HeLa-celler holder faktisk ikke op med at dele sig, selv i et almindeligt laboratoriereagensglas. Og de gør det så aggressivt, at hvis laboratorieteknikerne viser den mindste uforsigtighed, vil HeLa-celler helt sikkert trænge ind i andre kulturer og roligt erstatte de oprindelige celler, hvilket resulterer i, at eksperimenternes renhed er yderst tvivlsom.

Forresten, som et resultat af en undersøgelse, der blev udført tilbage i 1974, blev HeLa-cellers evne til at "forurene" andre cellelinjer i forskernes laboratorier eksperimentelt fastslået.

HeLa-celler: hvad viste forskningen?

Hvorfor opfører HeLa-celler sig på denne måde? Fordi de ikke er normale celler fra sunde kropsvæv, men tumorceller udvundet fra en kræftvævsprøve og indeholder patologisk ændrede gener for kontinuerlig mitose af humane kræftceller. I bund og grund er de kloner af maligne celler.

I 2013 rapporterede forskere ved European Molecular Biology Laboratory (EMBL), at de havde sekventeret DNA og RNA i Henrietta Lacks' genom ved hjælp af spektral karyotypning. Og da de sammenlignede det med HeLa-celler, fandt de, at der var slående forskelle mellem generne i HeLa og normale menneskeceller...

Imidlertid førte cytogenetisk analyse af HeLa-celler endnu tidligere til opdagelsen af adskillige kromosomafvigelser og delvis genomisk hybridisering af disse celler. Det viste sig, at HeLa-celler har en hypertriploid (3n+) karyotype og producerer heterogene cellepopulationer. Desuden viste det sig, at mere end halvdelen af de klonede HeLa-celler havde aneuploidi - en ændring i antallet af kromosomer: 49, 69, 73 og endda 78 i stedet for 46.

Det viste sig, at multipolære, polycentriske eller multipolære mitoser i HeLa-celler er involveret i den genomiske ustabilitet af HeLa-fænotypen, tabet af kromosommarkører og dannelsen af yderligere strukturelle abnormiteter. Disse er forstyrrelser under celledeling, hvilket fører til patologisk segregation af kromosomer. Hvis mitotisk bipolaritet af delingsspindelen er karakteristisk for raske celler, dannes der under delingen af en kræftcelle et større antal poler og delingsspindler, og begge datterceller modtager et forskelligt antal kromosomer. Og spindelens multipolaritet under cellemitose er et karakteristisk træk ved kræftceller.

Ved at studere multipolære mitoser i HeLa-celler kom genetikere til den konklusion, at hele processen med kræftcelledeling i princippet er forkert: mitosens profase er kortere, og dannelsen af delingsspindelen går forud for kromosomdelingen; metafasen begynder også tidligere, og kromosomerne har ikke tid til at indtage deres plads og fordeler sig tilfældigt. Antallet af centrosomer er mindst dobbelt så stort som nødvendigt.

HeLa-cellens karyotype er således ustabil og kan variere meget mellem laboratorier. Som følge heraf er resultaterne af mange undersøgelser - givet tabet af cellematerialets genetiske identitet - simpelthen umulige at reproducere under andre forhold.

Videnskaben har gjort store fremskridt i sin evne til at manipulere biologiske processer på en kontrolleret måde. Det seneste eksempel er skabelsen af en realistisk model af en kræftsvulst ved hjælp af HeLa-celler ved hjælp af en 3D-printer, foretaget af en gruppe forskere fra USA og Kina.