Клітинне безсмертя | Журнал Популярна Механіка

1. Генрієтта Лакс
2. Чотири етапу експерименту
3. Чому її клітини так важливі?
4. Крім науки ...
5. клітинні рекордсмени
6. Реальне безсмертя?

У велику науку ці клітини потрапили абсолютно несподівано. Вони були взяті у жінки на ім'я Генрієтта Лакс (HEnrietta LAcks), яка незабаром після цього померла. Але культура клітин вбила її пухлини виявилася незамінним інструментом для вчених.

У біомедичних дослідженнях та при розробці нових видів лікування часто використовують вирощені в лабораторії культури людських клітин. Серед безлічі клітинних ліній одна з найвідоміших - HeLa. Ці клітини, що імітують організм людини in vitro ( «в пробірці»), «вічні» - вони можуть нескінченно ділитися, результати досліджень з їх використанням достовірно відтворюються в різних лабораторіях. На своїй поверхні вони несуть досить універсальний набір рецепторів, що дозволяє використовувати їх для дослідження дії різних речовин, від простих неорганічних до білків і нуклеїнових кислот; вони невибагливі в культивуванні і добре переносять заморожування і консервацію.

Генрієтта Лакс

Генрієтта Лакс була красивою чорношкірої американкою. Вона жила в невеликому містечку Тернер в Південній Віргінії разом з чоловіком і п'ятьма дітьми. 1 лютого 1951 року Генрієтта звернулася в госпіталь Джонса Хопкінса - її турбували дивні виділення, які вона періодично виявляла на своїй нижній білизні. Медичний діагноз був страшний і нещадний - рак шийки матки. Через вісім місяців, незважаючи на хірургію і радіотерапію, вона померла. Їй був 31 рік.

Мимовільний внесок Генрієтти Лакс в медицину неоціненний: клітини, що залишилися після її смерті, вже понад півстоліття рятують людські життя.

Поки Генрієтта лежала в госпіталі Хопкінса, лікуючий лікар відправив отримані за допомогою біопсії клітини пухлини на аналіз Джорджу Гею - керівнику лабораторії дослідження клітин тканин в госпіталі Хопкінса. У той час культивування клітин поза організмом було тільки на стадії становлення, і головною проблемою була неминуча загибель клітин - після певної кількості поділів вся клітинна лінія гинула.

Виявилося, що клітини, позначені «HeLa» (акронім імені та прізвища Генрієтти Лакс), розмножувалися набагато швидше клітин з нормальних тканин. Крім того, злоякісна трансформація зробила ці клітини безсмертними - у них відключилася програма пригнічення росту після певної кількості поділів. In vitro такого раніше не відбувалося ні з якими іншими клітинами. Це відкривало небувалі перспективи в біології.

Дійсно, ніколи до цього моменту дослідники не могли вважати результати, отримані на клітинних культурах, повністю достовірними: все досліди проводилися на різнорідних клітинних лініях, які врешті-решт гинули - іноді навіть перш, ніж вдавалося отримати якісь результати. І тут вчені стали володарями першої стабільної і навіть вічної (!) Клітинної лінії, адекватно імітує властивості організму. А коли виявилося, що клітини HeLa здатні пережити навіть пересилку поштою, Гей розіслав їх своїм колегам по всій країні. Дуже скоро попит на клітини HeLa виріс, і їх розтиражували в лабораторіях по всьому світу. Вони стали першою «шаблонної» клітинної лінією.

Так вийшло, що Генрієтта померла саме в той день, коли Джордж Гей виступав перед телевізійними камерами, тримаючи в руках пробірку з її клітинами. Він заявив, що почалася епоха нових перспектив у пошуку ліків і медико-біологічних дослідженнях.

Чотири етапу експерименту

Сьогодні в молекулярної біології і фармакології, як правило, використовують такі стадії:
1.HeLa (або будь-яка інша лабораторна клітинна лінія).
2.Нетрансформірованние короткоживучі клітинні лінії - клітини шкіри, клітини крові і т. П. З ними працювати в рази важче, вони швидко гинуть, однак якщо експеримент відпрацьований на HeLa, вчені знають що і де шукати, і не витрачають час на широкий пошук.
3.Модельние організми - миші, щури, мавпи. Тут вже експерименти тривають місяцями, і коштують на порядки дорожче. Однак це обов'язковий етап перед перевіркою потенційних ліків або вивченням причин людських хвороб на людях.
4.Многостадійние клінічні дослідження на людях.

Чому її клітини так важливі?

І він мав рацію. Лінія клітин, ідентична у всіх лабораторіях світу, дозволила швидко отримувати і незалежно підтверджувати все нові і нові дані. Можна сміливо сказати, що гігантський стрибок молекулярної біології в кінці минулого століття був обумовлений можливістю культивувати клітини in vitro. Клітини Генрієтти Лакс стали першими безсмертними людськими клітинами, які коли-небудь були вирощені на штучному живильному середовищі. HeLa навчили дослідників культивувати сотні інших ліній ракових клітин. І хоча в останні роки пріоритет у цій галузі зміщується в бік культур клітин нормальних тканин і індукованих плюрипотентних стовбурових клітин (за відкриття методу повернення клітин дорослого організму в ембріональний стан японський вчений Сінья Яманака отримав Нобелівську премію з фізіології і медицині 2012 року), проте ракові клітини залишаються загальноприйнятим стандартом в медико-біологічних дослідженнях. Основна перевага HeLa - нестримне зростання на простих поживних середовищах, що дозволяє проводити масштабні дослідження при мінімумі витрат.

З моменту смерті Генрієтти Лакс клітини її пухлини безперервно використовувалися для дослідження молекулярних закономірностей розвитку самих різних захворювань, в тому числі раку та СНІДу, для вивчення впливу радіації і токсичних речовин, складання генетичних карт і величезної кількості інших наукових завдань. У світі біомедицини клітини HeLa стали настільки ж відомі, як лабораторні щури і чашки Петрі. У у грудні 1960 року клітини HeLa першими полетіли в космос в радянському супутнику. Навіть сьогодні вражає розмах експериментів, що проводилися тоді радянськими генетиками в космосі. Результати показали, що HeLa добре себе почувають не тільки в земних умовах, але і в невагомості.

Без клітин лінії HeLa стала б неможливою розробка вакцини проти поліомієліту, створеної Джонас Солк. До речі, Солк був настільки впевнений у безпеці отриманої вакцини (ослабленого вірусу поліомієліту), що на доказ надійності свого ліки вколов вакцину собі, своїй дружині і трьом дітям.

З тих пір HeLa використовували і для клонування (попередні досліди з пересадки клітинних ядер перед клонуванням знаменитої вівці Доллі проводилися на HeLa), для відпрацювання методів штучного запліднення і тисяч інших досліджень (деякі з них наведені в таблиці).

Рік Дослідження Результат рік Дослідження Результат

1951

Клітини Hela вперше отримані з біопсії тканини раку шийки матки +1965 Створення химерних клітин шляхом злиття Hela з лімфоцитами миші Поява гібридів

тисячу дев'ятсот п'ятьдесят два

Hela почали використовувати для вивчення молекулярних механізмів зараження клітин людини вірусами Народження клітинної експериментальної вірусології 1973

Hela використана як модель для вивчення сальмонельозу

Поява клітинних моделей хвороб in vitro

тисячу дев'ятсот п'ятьдесят два

Відпрацювання методів ведення клітинної культури Hela Поява сучасних стандартів клітинної біології 1984

На моделі Hela доведено, що вірус папіломи може викликати рак

Нові напрямки в антиракових дослідженнях

тисячу дев'ятсот п'ятьдесят два

Hela використана як модель для вивчення поліомієліту поліовакцина тисячу дев'ятсот вісімдесят шість

На моделі Hela показаний механізм зараження клітин вірусом імунодефіциту людини

Більш глибоке розуміння біології СНІДу

тисячу дев'ятсот п'ятьдесят два

Перші пересилання поштою заморожених клітин Поява загальносвітової стандартної клітинної лінії 1 989

У клітинах Hela відкритий невідомий раніше фермент теломераза

Новий напрямок у вивченні тривалості життя

+1953

Перші експерименти по фарбуванню хромосом гематоксилином Зародження генетичної медицини 1 993

На моделі Hela досліджено механізм зараження туберкульозом

дослідження туберкульозу

+1954

За рахунок живучості Hela вчені змогли розмножити і вивчити клони окремих клітин Зародження клонування 2005

Клітини Hela використовуються для вивчення потенційних небезпек наноструктур

Вивчення дії наноструктур на живі тканини

+1954

Перше масове виробництво клітин Hela для продажу дослідним лабораторіям Поява комерційних стандартизованих клітинних ліній - стандартизація досліджень 2013

Секвенування генома клітинної лінії Hela

Індивідуальна геномика клітинних ліній 1960 Відправка Hela клітин в космос радянськими вченими Зародження космічної клітинної біології

Крім науки ...

Особистість самої Генрієтти Лакс довгий час не афішувалося. Для доктора Гея, звичайно, походження клітин HeLa не було таємницею, але він вважав, що конфіденційність в цьому питанні є пріоритетом, і протягом багатьох років сім'я Лакс не знала, що клітини Генрієтти прославилися на весь світ. Таємниця розкрилася тільки після смерті доктора Гея в 1970 році.

Нагадаємо, що стандарти стерильності і техніки роботи з клітинними лініями в той час тільки зароджувалися, і деякі помилки спливали лише через роки. Так і у випадку з клітинами HeLa - через 25 років вчені з'ясували, що безліч використовуваних в дослідженнях клітинних культур, що походять з інших типів тканин, включаючи клітини раку молочної та передміхурової залоз, виявилися зараженими більш агресивними і живучими клітинами HeLa. Виявилося, що HeLa можуть переміщатися з частинками пилу в повітрі або на недостатньо ретельно вимитих руках і приживатися в культурах інших клітин. Це викликало великий скандал. У надії вирішити проблему шляхом генотипування (секвенування - повне прочитання генома - в той час поки ще тільки планувалося як грандіозний міжнародний проект), одна група вчених розшукала родичів Генрієтти і попросила зразки ДНК сім'ї, для того щоб скласти карту генів. Таким чином таємне і стало явним.

До речі, американці і зараз переживають більше з приводу того, що сім'я Генрієтти так і не отримала компенсацію за використання клітин HeLa без згоди донора. До цього дня сім'я живе в не дуже-то хорошому достатку, і матеріальна допомога була б дуже до речі. Але все запити впираються в глуху стіну - відповідачів давно вже немає, а Медична академія та інші наукові структури передбачувано не бажають обговорювати цю тему.

11 березня 2013 року масла у вогонь підлила нова публікація, де були представлені результати повного сиквенсу генома клітинної лінії HeLa. Знову ж, експеримент був проведений без згоди нащадків Генрієтти, і після нетривалих етичних суперечок повний доступ до геномної інформації був дозволений тільки для професіоналів. Проте, повний геномної сиквенс HeLa має величезне значення для подальших робіт, дозволяючи використовувати клітинну лінію в майбутніх геномних проектах.

клітинні рекордсмени

Безсмертність клітин лінії HeLa пов'язують з наслідками інфекції вірусом папіломи людини HPV18. Інфекція викликала тріплодія багатьох хромосом (утворення трьох їх копій замість звичайної пари) і розщеплення деяких з них на фрагменти. Крім того, в результаті інфекції підвищилася активність ряду регуляторів клітинного росту, таких як гени теломерази (регулятор «смертності» клітини) і с- Myc (регулятор активності синтезу багатьох білків). Такі унікальні (і випадкові) зміни зробили клітини HeLa рекордсменами за швидкістю зростання і стійкості навіть серед інших ліній ракових клітин, яких на сьогодні налічується кілька сотень. Крім того, отримані зміни геному виявилися дуже стабільними, і в лабораторних умовах залишаються незмінними протягом усіх минулих років.

Реальне безсмертя?

Злоякісна пухлина, яка вбила Генриетту, зробила її клітини потенційно безсмертними. Чи хотіла ця жінка безсмертя? І чи отримала вона його? Якщо задуматися, виникає фантастичне відчуття - частина живої людини, штучно розмножена, терпить мільйони випробувань, «пробує на смак» всі ліки перед тим, як вони потраплять в випробування на тваринах, раздраконівается до самих що ні на є основ молекулярними біологами в усьому світі ...

Звичайно, все це не має ніякого відношення до «життя після життя». Нерозумно вважати, що в клітинах HeLa, безперестанку мучимих ненаситними вченими, існує хоч якась частинка душі нещасної молодої жінки. Тим більше що людськими ці клітини можна вважати лише частково. В ядрі кожної клітини HeLa - від 76 до 82 хромосом через що сталася в процесі виникнення злоякісної пухлини трансформації (нормальні людські клітини містять 46 хромосом), і ця Поліплоїдний періодично викликає суперечки про придатність клітин HeLa як моделі людської фізіології. Було навіть запропоновано виділити ці клітини в окремий, близький людині вид, під назвою Helacyton gartleri, в честь Стенлі Гартлера, що досліджував ці клітини, проте серйозно це сьогодні не обговорюється.

Проте дослідники завжди пам'ятають про обмеження, які необхідно мати на увазі. По-перше, HeLa, незважаючи на всі зміни, все ще залишаються людськими клітинами: всі їхні гени і біологічні молекули відповідають людським, а молекулярні взаємодії в переважній більшості випадків ідентичні біохімічним шляхах здорових клітин. По-друге, полиплоидия робить цю лінію більш зручною для геномних досліджень, так як кількість генетичного матеріалу в одній клітці збільшено, і результати виходять більш чіткими і контрастними. По-третє, широке поширення клітинних ліній по світу дозволяє без проблем повторювати досліди колег і використовувати опубліковані дані як фундамент для власних досліджень. Встановивши основні факти на моделі HeLa (а всі пам'ятають, що це хоч зручна, але тільки модель організму), вчені намагаються повторити їх на більш адекватних модельних системах. Як видно, HeLa та подібні до них клітини є фундамент для всієї науки і сьогодні. І, незважаючи на етичні і моральні суперечки, сьогодні хочеться вшанувати пам'ять цієї жінки, оскільки її мимовільний внесок в медицину неоціненний: клітини, що залишилися після неї, врятували і продовжують рятувати більше життів, ніж це може зробити будь-який лікар.

Дякуємо портал biomolecula.ru за допомогу в підготовці статті

Стаття «Безсмертні клітини HeLa» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №4, Грудень 2014 ).