Henrietta Lax - prvi i jedini besmrtni čovjek

U biomedicinskim istraživanjima i razvoju novih tretmana često se koriste laboratorijski uzgojene kulture ljudskih stanica. Među mnogim staničnim linijama, jedna od najpoznatijih je HeLa. Te stanice koje oponašaju ljudsko tijelo in vitro ("in vitro") su "vječne" - mogu se beskrajno podijeliti, rezultati ispitivanja pomoću kojih se pouzdano reproduciraju u različitim laboratorijima. Na svojoj površini nose prilično univerzalni skup receptora, što im omogućava da se koriste za proučavanje djelovanja različitih tvari, od jednostavnih anorganskih do proteina i nukleinskih kiselina; oni su nepretenciozni u uzgoju i dobro podnose zamrzavanje i očuvanje.

Henrietta Lax

Henrietta Lax bila je prekrasna crna Amerikanka. Živjela je u malom gradu Turner u Južnoj Virginiji sa suprugom i petero djece. 1. veljače 1951. Henrietta je otišla u bolnicu Johns Hopkins - brinula ju je neobična iscjedak koji se povremeno nalazio na njenom donjem rublju. Medicinska dijagnoza bila je zastrašujuća i nemilosrdna - rak grlića maternice. Osam mjeseci kasnije, unatoč operaciji i radioterapiji, umrla je. Imala je 31 godinu.

Njen nenamjenski doprinos Henrietta Lax medicini je neprocjenjiv: stanice preostale nakon njezine smrti spasile su ljudske živote više od pola stoljeća.

Dok je Henrietta bila u bolnici Hopkins, dežurni liječnik poslao je stanice za biopsiju tumora na analizu Georgeu Gayu, šefu laboratorija za istraživanje tkivnih stanica u bolnici Hopkins. U to je vrijeme kultivacija stanica izvan tijela bila tek u povojima, a glavni problem je bila neizbježna smrt stanica - nakon određenog broja odjeljenja cijela stanična linija je umrla.

Pokazalo se da su stanice označene "HeLa" (akronim za ime i prezime Henrietta Lax) množile se mnogo brže od stanica iz normalnog tkiva. Uz to, zloćudna transformacija učinila je ove stanice besmrtnima - isključili su program suzbijanja rasta nakon određenog broja podjela. In vitro, to se nije dogodilo prije niti s jednom drugom stanicom. To je otvorilo neviđene izglede u biologiji.

10 tehnologija nadahnutih prirodom

Doista, istraživači nisu mogli smatrati rezultate dobivene u staničnim kulturama potpuno pouzdanim: svi su eksperimenti provedeni na heterogenim staničnim linijama koje su na kraju uginule - ponekad čak i prije nego što su se mogli dobiti bilo kakvi rezultati. A onda su znanstvenici postali vlasnici prve stabilne, pa čak i vječne (!) Stanične linije, adekvatno oponašajući svojstva tijela. A kad je otkriveno da HeLa stanice mogu preživjeti čak i slanje pošte, Gay ih je poslao svojim kolegama širom zemlje. Ubrzo je potražnja za HeLa stanicama porasla pa su se presnimavale u laboratorijima širom svijeta. Postali su prva stanična linija "predloška".

Tako se dogodilo da je Henrietta umrla onog dana kad je George Gay govorio pred televizijskim kamerama, držeći epruvetu sa stanicama u rukama. Izjavio je da je započela era novih perspektiva u potrazi za lijekovima i biomedicinskim istraživanjima.


Četiri faze eksperimenta

Danas se u molekularnoj biologiji i farmakologiji u pravilu koriste sljedeće faze:

1.HeLa (ili bilo koja druga laboratorijska stanična linija).

2. Nepreobražene kratkotrajne stanične linije - stanice kože, krvne stanice itd. Mnogo je teže s njima raditi, brzo umiru, ali ako se eksperiment razrađuje na HeLa, znanstvenici znaju što i gdje potražiti, a ne gube vrijeme na široku potragu.

3. Modelni organizmi - miševi, štakori, majmuni. Ovdje eksperimenti traju već mjesecima, a naredni su veličine skuplji. Međutim, ovo je obavezan korak prije ispitivanja potencijalnih lijekova ili proučavanja uzroka bolesti kod ljudi.

4. Višestupanjska klinička ispitivanja na ljudima.

Zašto su joj stanice toliko važne?

I bio je u pravu. Stanična linija, identična u svim laboratorijima svijeta, omogućila je brzo dobivanje i neovisno potvrđivanje sve više i više novih podataka. Sigurno možemo reći da je golemi skok u molekularnoj biologiji krajem prošlog stoljeća nastao zbog sposobnosti kultiviranja stanica in vitro. Stanice Henrietta Lax bile su prve besmrtne ljudske stanice ikad uzgajane na umjetnim hranjivim medijima. HeLa je naučio istraživače kultivirati stotine ostalih staničnih linija raka. I premda se posljednjih godina prioritet na ovom području pomaknuo prema kulturi stanica normalnih tkiva i inducirao pluripotentne matične stanice (za otkrivanje metode povratka stanica tijela odraslih u embrionalno stanje, japanski znanstvenik Signa Yamanaka dobio je Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu 2012.), ipak ćelije raka ostaju prihvaćeni standard u biomedicinskim istraživanjima. Glavna prednost HeLa je njegov nezaustavljivi rast na jednostavnim hranjivim medijima, koji omogućava velika istraživanja uz minimalne troškove.

Od smrti Henrietta Lax njezine se tumorske stanice kontinuirano koriste za proučavanje molekularnih obrazaca razvoja širokog spektra bolesti, uključujući rak i AIDS, za proučavanje učinaka zračenja i toksičnih tvari, za sastavljanje genetskih mapa i ogromnog broja drugih znanstvenih problema. U svijetu biomedicine HeLa stanice postale su poznate kao laboratorijski štakori i Petrijeve posude. U prosincu 1960. godine, ćelije HeLa prve su letjele u svemir u sovjetskom satelitu. I danas je opseg eksperimenata koje su sovjetski genetičari proveli u svemiru zapanjujući. Rezultati su pokazali da se HeLa osjeća dobro ne samo u zemaljskim uvjetima, već i u nultoj gravitaciji.

Bez HeLa stanica, razvoj cjepiva protiv poliomije, koji je stvorio Jonas Solk, bio bi nemoguć. Usput, Salk je bio toliko siguran u sigurnost cjepiva (oslabljeni polio virus) da je cjepivo ubrizgao sebi, supruzi i troje djece kako bi dokazao pouzdanost svog lijeka.

Od tada se HeLa koristi i za kloniranje (preliminarni eksperimenti na presađivanju staničnih jezgara prije kloniranja poznate ovčice Dolly provedeni su na HeLa), za razvoj metoda umjetne oplodnje i tisuće drugih studija (od kojih su neke date u tablici).

godineistraživanjerezultatgodineistraživanjerezultat

1951

Hela stanice najprije su dobivene biopsijom tkiva raka vrata maternice1965Stvaranje himernih stanica fuzijom Hela s mišjim limfocitimaNastanak hibrida

1952

Hela se počela koristiti za proučavanje molekularnih mehanizama infekcije ljudskih stanica virusimaRođenje stanične eksperimentalne virologije1973

Hela je korištena kao model za proučavanje salmoneloze

Nastanak staničnih modela bolesti in vitro

1952

Ispitivanje metoda upravljanja helanskom kulturomNastanak modernih standarda u staničnoj biologiji1984

Papiloma virus uzrokuje rak u modelu Hela

Novi pravci u istraživanju protiv raka

1952

Hela je korištena kao model za proučavanje poliomijelitisaPolio cjepivo1986

Hela model pokazuje mehanizam infekcije stanica virusom ljudske imunodeficijencije

Dublje razumijevanje biologije AIDS-a

1952

Prvo slanje smrznutih ćelijaNastanak svjetske standardne stanične linije1989

Prethodno nepoznati enzim telomeraza otkriven je u stanicama Hela

Novi smjer u proučavanju životnog vijeka

1953

Prvi eksperimenti na obojenju kromosoma hematoksilinomPodrijetlo genetske medicine1993

Model Hela istražio je mehanizam infekcije tuberkulozom

Studije tuberkuloze

1954

Zbog preživljavanja Hele, znanstvenici su uspjeli razmnožavati i proučavati klonove pojedinih stanicaPodrijetlo kloniranja2005

Hela stanice koriste se za proučavanje potencijalnih opasnosti od nanostrukture.

Studija djelovanja nanostrukture na živo tkivo

1954

Prva masovna proizvodnja Hela stanica za prodaju istraživačkim laboratorijimaNastanak komercijalnih standardiziranih staničnih linija - standardizacija istraživanja2013

Redoslijed gena staničnih linija Hela

Pojedinačna genomika staničnih linija
1960Slanje ćelija Hele u svemir sovjetskim znanstvenicimaPodrijetlo biologije svemirskih stanica

Osim znanosti ...

Identitet same Henriette Lax dugo se nije oglašavao. Za dr. Gay, naravno, podrijetlo HeLa stanica nije tajna, ali vjerovao je da je povjerljivost prioritet, a dugi niz godina obitelj Lax nije znala da su Henrietta ćelije postale poznate širom svijeta. Misterija je otkrivena tek nakon smrti doktora Gaya 1970. godine.

Podsjetimo da su se u to vrijeme standardi sterilnosti i tehnike rada s staničnim linijama tek pojavili, a neke su se pogreške pojavile tek nakon godina. Tako su u slučaju HeLa stanica - nakon 25 godina, znanstvenici otkrili da su mnoge stanične kulture korištene u istraživanju, a potječu iz drugih vrsta tkiva, uključujući stanice raka dojke i prostate, zaražene agresivnijim i upornijim HeLa stanicama. Pokazalo se da se HeLa može kretati s česticama prašine u zraku ili na nedovoljno temeljito opranim rukama i ukorijeniti se u kulturama drugih stanica. To je izazvalo veliki skandal. U nadi da će problem riješiti genotipizacijom (sekvenciranje - cjelovito čitanje genoma - u to je vrijeme bilo upravo planirano kao veliki međunarodni projekt), jedna je skupina znanstvenika tražila Henriettinu rodbinu i zatražila obiteljske DNK uzorke kako bi se mapirali geni. Tako je tajna postala očita.

Usput, Amerikanci su sada više zabrinuti da obitelj Henrietta nije dobila naknadu za upotrebu HeLa stanica bez pristanka donatora. Do danas obitelj živi u ne baš dobrom blagostanju, a financijska pomoć bila bi vrlo korisna. Ali svi zahtjevi trče u prazan zid - dugo nije bilo optuženika, a Medicinska akademija i druge znanstvene strukture predvidivo ne žele raspravljati o ovoj temi.

Dana 11. ožujka 2013., nova publikacija dodala je gorivo vatri, koja je predstavila rezultate cjelovitog slijeda genoma HeLa stanične linije. Ponovno je eksperiment proveden bez pristanka Henrietta, a nakon kratke etičke rasprave, puni pristup genomskim informacijama bio je dopušten samo profesionalcima. Unatoč tome, kompletni genski niz HeLa od velike je važnosti za daljnji rad, omogućava upotrebu stanične linije u budućim genomskim projektima.


Prvaci u ćeliji

Besmrtnost HeLa stanica povezana je s učincima HPV18 infekcije humanim papiloma virusom. Infekcija je uzrokovala triploidiju mnogih kromosoma (stvaranje tri kopije njih umjesto uobičajenog para) i cijepanje nekih od njih na fragmente. Pored toga, kao rezultat infekcije, povećala se aktivnost većeg broja regulatora rasta ćelije, kao što su telomerazni geni (regulator stanične smrtnosti) i c- Myc (regulator mnogih aktivnosti sinteze proteina). Takve jedinstvene (i slučajne) promjene učinile su da HeLa stanice budu rekordni u stopi rasta i otpornosti čak i među ostalim staničnim linijama raka, kojih danas ima nekoliko stotina. K tome, pokazalo se da su rezultirajuće promjene u genomu vrlo stabilne, a u laboratoriju su ostale nepromijenjene tijekom posljednjih godina.

Prava besmrtnost?

Maligni tumor koji je ubio Henriettu učinio je njene stanice potencijalno besmrtnima. Je li ta žena željela besmrtnost? I je li ga dobila? Ako razmislite, nastaje fantastična senzacija - dio žive osobe, umjetno razmnožavan, trpi milijune pokusa, "kuša" sve lijekove prije nego što se testira na životinjama, molekularni biolozi diljem svijeta postaju osnovni principi ...

Naravno, sve to nema nikakve veze s "životom nakon života". Besmisleno je vjerovati da u ćelijama HeLa, koje neprestano muče zlobni znanstvenici, postoji barem neki dio duše nesretne mlade žene. Štoviše, ove se stanice dijelom mogu samo smatrati ljudskim. U jezgri svake HeLa stanice ima od 76 do 82 kromosoma zbog transformacije koja se dogodila tijekom malignosti (normalne ljudske stanice sadrže 46 kromosoma), a ova poliploidija periodično pokreće rasprave o prikladnosti HeLa stanica kao modela ljudske fiziologije. Čak je predloženo izoliranje ovih stanica u zasebnom, bliskom ljudskom obliku, nazvanom Helacyton gartleri, u čast Stanleyja Gartlera, koji je pregledao ove stanice, ali o ovome se danas ozbiljno ne govori.

Ipak, istraživači se uvijek sjećaju ograničenja koja se moraju imati na umu. Prvo, HeLa, unatoč svim promjenama, i dalje ostaje ljudskim stanicama: svi njihovi geni i biološke molekule odgovaraju ljudskim stanicama, a molekularne interakcije u ogromnoj većini slučajeva identične su biokemijskim putevima zdravih stanica. Drugo, poliploidija ovu liniju čini pogodnijom za genomsko istraživanje, jer se povećava količina genetskog materijala u jednoj stanici, a rezultati su jasniji i kontrastniji. Treće, raširena upotreba staničnih linija širom svijeta omogućava jednostavno ponavljanje eksperimenata kolega i korištenje objavljenih podataka kao temelja za njihovo vlastito istraživanje. Utvrdivši osnovne činjenice o HeLa modelu (a svi se sjećaju da je to barem zgodan, ali samo model tijela), znanstvenici ih pokušavaju ponoviti na adekvatnijim modelima sustava. Kao što vidite, HeLa i slične stanice predstavljaju temelj cijele današnje znanosti. I unatoč etičkim i moralnim raspravama, danas želim počastiti sjećanjem na tu ženu, jer je njezin nehotični doprinos medicini neprocjenjiv: stanice preostale nakon nje spasile su i nastavljaju spašavati više života nego što to može učiniti bilo koji liječnik.

Zahvaljujemo portalu biomolecula.ru na pomoći u pripremi članka

Članak "Besmrtne HeLa stanice" objavljen je u časopisu Popular Mechanics (br. 4, travanj 2014). Sviđa li vam se članak?

Najzanimljivije vijesti iz svijeta znanosti: svježa otkrića, fotografije i nevjerojatne činjenice u vašem mailu. U redu Slažem se s pravilima web stranice Hvala. Poslali smo potvrdu na vašu e-poštu.

Preporučeno

Vivo V15 vs Vivo V15 Pro: test brzine
2019
Kako se dižu zračni brodovi
2019
Kako napraviti nož iz vode?
2019