sel HeLa

Hampir semua penyelidikan saintifik dalam biologi molekul, farmakologi, virologi, genetik sejak awal abad ke-20 menggunakan sampel sel hidup primer, yang diperoleh daripada organisma hidup dan ditanam dengan pelbagai kaedah biokimia, membolehkan untuk melanjutkan daya maju mereka, iaitu, keupayaan untuk membahagikan dalam keadaan makmal. Pada pertengahan abad yang lalu, sains menerima sel HeLa, yang tidak tertakluk kepada kematian biologi semula jadi. Dan ini membolehkan banyak kajian menjadi satu kejayaan dalam biologi dan perubatan.

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

Dari manakah datangnya sel HeLa yang diabadikan?

Kisah mendapatkan sel-sel yang "tidak akan mati" ini (pengabadian ialah keupayaan sel-sel untuk membahagikan secara tidak terhingga) dikaitkan dengan seorang pesakit miskin berusia 31 tahun di Hospital Johns Hopkins di Baltimore - seorang wanita Afrika-Amerika, ibu kepada lima orang anak bernama Henrietta Lacks, yang, telah menghidap kanser serviks selama lapan bulan dan telah menjalani radiasi dalaman pada 19 Oktober 1999 melalui radiasi (brachytherapy).

Sejurus sebelum ini, semasa cuba merawat Henrietta untuk karsinoma serviks, doktor yang merawat, pakar bedah Howard Wilbur Jones, mengambil sampel tisu tumor untuk pemeriksaan dan menghantarnya ke makmal hospital, kemudian diketuai oleh George Otto Gey, sarjana biologi.

Ahli biologi terkejut dengan biopsi: sel-sel tisu tidak mati selepas masa yang diperuntukkan akibat apoptosis, tetapi terus membiak, dan pada kadar yang menakjubkan. Penyelidik berjaya mengasingkan satu sel struktur tertentu dan membiaknya. Sel-sel yang terhasil terus membahagi dan berhenti mati pada penghujung kitaran mitosis.

Dan tidak lama selepas kematian pesakit (yang namanya tidak didedahkan, tetapi disulitkan sebagai singkatan HeLa), budaya misteri sel HeLa muncul.

Setelah menjadi jelas bahawa sel HeLa - terdapat di luar tubuh manusia - tidak tertakluk kepada kematian yang diprogramkan, permintaan untuk mereka untuk pelbagai kajian dan eksperimen mula berkembang. Dan pengkomersilan lanjut penemuan yang tidak dijangka menghasilkan organisasi pengeluaran bersiri - untuk penjualan sel HeLa ke banyak pusat saintifik dan makmal.

Menggunakan sel HeLa

Pada tahun 1955, sel HeLa menjadi sel manusia pertama yang diklon, dan sel HeLa telah digunakan di seluruh dunia untuk mengkaji metabolisme sel dalam kanser; proses penuaan; punca AIDS; ciri-ciri papillomavirus manusia dan jangkitan virus lain; kesan sinaran dan bahan toksik; pemetaan gen; menguji farmaseutikal baharu; menguji kosmetik, dsb.

Menurut beberapa data, budaya sel yang berkembang pesat ini telah digunakan dalam 70-80 ribu kajian perubatan di seluruh dunia. Kira-kira 20 tan kultur sel HeLa ditanam setiap tahun untuk keperluan saintifik, dan lebih daripada 10 ribu paten yang melibatkan sel-sel ini telah didaftarkan.

Pempopularan biomaterial makmal baharu itu dipermudahkan oleh fakta bahawa pada tahun 1954 strain sel HeLa digunakan oleh ahli virologi Amerika untuk menguji vaksin polio yang telah mereka hasilkan.

Selama beberapa dekad, budaya sel HeLa telah digunakan secara meluas sebagai model mudah untuk mencipta lebih banyak versi visual sistem biologi kompleks. Dan keupayaan untuk mengklon garisan sel yang diabadikan membolehkan analisis berulang pada sel yang serupa secara genetik, prasyarat untuk penyelidikan bioperubatan.

Pada awalnya - dalam kesusasteraan perubatan tahun-tahun itu - "stamina" sel-sel ini telah diperhatikan. Sesungguhnya, sel HeLa tidak berhenti membahagi walaupun dalam tabung uji makmal biasa. Dan mereka melakukannya dengan begitu agresif sehinggakan jika juruteknik makmal menunjukkan sedikit pun kecuaian, sel HeLa pasti akan menembusi budaya lain dan dengan tenang menggantikan sel asal, akibatnya ketulenan eksperimen sangat diragui.

Ngomong-ngomong, hasil daripada satu kajian, yang dijalankan pada tahun 1974, keupayaan sel HeLa untuk "mencemarkan" saluran sel lain di makmal saintis telah ditubuhkan secara eksperimen.

Sel HeLa: apakah yang ditunjukkan oleh penyelidikan?

Mengapa sel HeLa berkelakuan sedemikian? Kerana ia bukan sel normal tisu badan yang sihat, tetapi sel tumor yang diperoleh daripada sampel tisu tumor kanser dan mengandungi gen yang diubah secara patologi bagi mitosis berterusan sel kanser manusia. Pada dasarnya, mereka adalah klon sel malignan.

Pada tahun 2013, penyelidik di Makmal Biologi Molekul Eropah (EMBL) melaporkan bahawa mereka telah menyusun DNA dan RNA dalam genom Henrietta Lacks menggunakan karyotyping spektrum. Dan apabila mereka membandingkannya dengan sel HeLa, mereka mendapati terdapat perbezaan yang ketara antara gen dalam HeLa dan sel manusia normal...

Walau bagaimanapun, lebih awal lagi, analisis sitogenetik sel HeLa membawa kepada penemuan banyak penyimpangan kromosom dan hibridisasi genomik separa sel-sel ini. Ternyata sel HeLa mempunyai karyotype hipertriploid (3n+) dan menghasilkan populasi sel heterogen. Selain itu, lebih separuh daripada sel HeLa yang diklon didapati mempunyai aneuploidi - perubahan dalam bilangan kromosom: 49, 69, 73 dan juga 78 berbanding 46.

Ternyata, mitosis multipolar, polisentrik atau multipolar dalam sel HeLa terlibat dalam ketidakstabilan genomik fenotip HeLa, kehilangan penanda kromosom dan pembentukan keabnormalan struktur tambahan. Ini adalah gangguan semasa pembahagian sel, yang membawa kepada pengasingan patologi kromosom. Jika bipolariti mitosis gelendong pembahagian adalah ciri sel yang sihat, maka semasa pembahagian sel kanser, lebih banyak kutub dan gelendong pembahagian terbentuk, dan kedua-dua sel anak menerima bilangan kromosom yang berbeza. Dan multipolarity gelendong semasa mitosis sel adalah ciri ciri sel kanser.

Mengkaji mitosis berbilang kutub dalam sel HeLa, ahli genetik membuat kesimpulan bahawa keseluruhan proses pembahagian sel kanser, pada dasarnya, tidak betul: prophase mitosis lebih pendek, dan pembentukan gelendong pembahagian mendahului pembahagian kromosom; metafasa juga bermula lebih awal, dan kromosom tidak mempunyai masa untuk mengambil tempat mereka, mengedarkan diri mereka secara sembarangan. Nah, bilangan sentrosom adalah sekurang-kurangnya dua kali lebih besar daripada yang diperlukan.

Oleh itu, karyotype sel HeLa tidak stabil dan boleh berbeza-beza di antara makmal. Akibatnya, keputusan banyak kajian - memandangkan kehilangan identiti genetik bahan selular - adalah mustahil untuk membiak dalam keadaan lain.

Sains telah mencapai kemajuan besar dalam keupayaannya untuk memanipulasi proses biologi secara terkawal. Contoh terbaru ialah penciptaan model realistik tumor kanser menggunakan sel HeLa menggunakan pencetak 3-D oleh sekumpulan penyelidik dari AS dan China.