HeLa šūnas

Gandrīz visi pētījumi molekulārajā bioloģijā, farmakoloģijā, virusoloģijas, ģenētika kopš sākuma XX gadsimtā ir izmantoti paraugus primāro dzīvās šūnas, kas tiek iegūti no dzīva organisma un audzē dažādu bioķīmisko metodēm var pagarināt savu dzīvotspēju, tas ir, iespēju dalīties laboratorijā. Pagājušā gadsimta vidū zinātne saņēma HeLa šūnas, kuras nav pakļautas dabas bioloģiskai nāvei. Un tas ļāva daudziem pētījumiem kļūt par izrāvienu bioloģijā un medicīnā.

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

Kur nonāca nemirstīgās HeLa šūnas?

Par sagatavošanas šo "mūžīgs" šūnas (imortalizācijai - spēja šūnu ar bezgala ilgi nodaļa) vēsture ir saistīta ar sliktu 31 gadus vecam pacientam Johns Hopkins slimnīcā Baltimorā - afroamerikāņu sieviete, māte pieci bērni nosaukts Henrietta Trūkst (Henrietta Trūkst), kas, kam ir slims ar vēzi dzemdes kakls astoņus mēnešus un pēc tam, kad tika veikta iekšējā radiācija (brahiterapija), miruši šajā slimnīcā 1951. Gada 4. Oktobrī.

Neilgi pirms tam, ir pieliktas pūles, lai Henrietta ārstējot kakla vēzi, ārsts, ķirurgs Howard Wilbur Jones, viņš paņēma paraugu audzēja audu pārbaudi un roku slimnīcas laboratorijā, vadīja brīdī bioloģijas bakalaura George Otto geju.

Biopsijas pētījumi apdraudēja biologu: audu šūnas pēc apoptozes rezultātā nemirtu savlaicīgi, bet turpināja vairoties un pārsteidzošā ātrumā. Pētniekam izdevās izcelt vienu konkrētu struktūras šūnu un to reizināt. Rezultātā esošās šūnas turpināja sadalīt un pārtraukt mirst mitozes cikla beigās.

Un drīz pēc pacienta nāves (kura vārds netika atklāts, bet tika šifrēts kā HeLa samazinājums) parādījās noslēpumaina HeLa šūnu kultūra.

Tiklīdz kļūst skaidrs, ka HeLa šūnas, kas pieejamas ārpus cilvēka ķermeņa, netiek pakļautas programmētajai nāvei, pieaug pieprasījums pēc dažādiem pētījumiem un eksperimentiem. Un vēlāk komercializējot negaidītu atklājumu rezultātā tika organizēta sērijveida ražošana - HeLa šūnu pārdošanai daudziem zinātniskiem centriem un laboratorijām.

HeLa šūnu izmantošana

1955. Gadā HeLa šūnas kļuva par pirmo klonēto cilvēka šūnu, un HeLa šūnu izmantošana sākās visā pasaulē: pētījumos par šūnu vielmaiņu vēzē; pētot šūnu novecošanos; AIDS cēloņi; cilvēka papilomas vīrusa un citu vīrusu infekciju īpašības; starojuma un toksisko vielu iedarbība; gēnu kartēšana; jaunu farmakoloģisko līdzekļu izmēģinājumos; kosmētikas līdzekļu testēšana utt.

Saskaņā ar dažiem ziņojumiem, šo strauji augošo šūnu kultūra tika izmantota 70-80 tūkstoši medicīnas pētījumu visā pasaulē. Katru gadu zinātnes vajadzībām audzē apmēram 20 tonnas HeLa šūnu kultūras, ar šīm šūnām ir reģistrēti vairāk nekā 10 tūkstoši patentu.

Jaunās laboratorijas biomateriāla popularitāti veicināja fakts, ka 1954. Gadā Amerikas viroloģi izmantoja HeLa šūnu celmu, lai pārbaudītu viņu izstrādāto poliomielīta vakcīnu.

Gadu desmitiem HeLa šūnu kultūra ir bijusi vienkāršs modelis, lai izveidotu vairāk intuitīvu kompleksu bioloģisko sistēmu variantus. Un spēja klonēt immortālas šūnu līnijas ļauj vairākkārt atkārtot testus ar ģenētiski identiskām šūnām, kas ir priekšnoteikums biomedicīnas pētījumiem.

Tajā pašā sākumā - šo gadu medicīnas literatūrā - tika novērota šo šūnu "izturība". Patiesi, HeLa šūnas nepārtrauc dalīšanu pat parastās laboratorijas mēģenēs. Un viņi to dara tik agresīvi, ka speciālisti jāparāda mazākās bezrūpība, HeLa šūnām nepieciešamas, lai iekļūtu citām kultūrām un mierīgi aizstāt sākotnējo šūnas, kā rezultātā chistata eksperimentos ir nopietnas šaubas.

Starp citu, pēc viena pētījuma, kas tika veikts jau 1974. Gadā, eksperimentāli tika konstatēta HeLa šūnu spēja "inficēt" citas šūnu līnijas zinātnieku laboratorijās.

HeLa šūnas: ko demonstrēja pētījumi?

Kāpēc HeLa šūnas rīkojas šādā veidā? Tā kā tās nav parastu veselīgu ķermeņa audu šūnas, bet audzēja šūnas iegūtas no vēža audu parauga un satur patoloģiski izmainītus gēnus cilvēka vēža šūnu nepārtrauktai mitozei. Patiesībā tie ir ļaundabīgo šūnu kloni.

2013. Gadā pētnieki no Eiropas Molekulārās bioloģijas laboratorijas (EMBL) ziņoja, ka, izmantojot spektrālo karotīpēšanu, viņi izveidoja DNS un RNS secību Henrietta Lax genomā. Salīdzinot ar HeLa šūnām, mēs esam pārliecināti: starp HeLa gēniem un normālām cilvēka šūnām, pārsteidzošas atšķirības ...

Tomēr pat agrāk, HeLa šūnu citoģenētiskā analīze izraisīja daudzu hromosomu aberāciju atklāšanu un šo šūnu daļēju genomisko hibridizāciju. Tika konstatēts, ka HeLa šūnās ir hipertrilopīda (3n +) kariotips un iegūst neviendabīgas šūnu populācijas. Vairāk nekā pusei klonēto HeLa šūnu ir aneuploīdija - izmaiņas hromosomu skaitā: 49, 69, 73 un pat 78, nevis 46.

Kā izrādījās, uz genoma nestabilitāti fenotipiem HeLa, hromosomu zaudējums un veidošanās papildu marķieru strukturālās patoloģijas iesaistītas multipolārs, policentriskā vai multipolārs mitozi in HeLa šūnas. Tas ir pārkāpums šūnu dalīšanās laikā, izraisot hromosomu patoloģisku nošķiršanu. Ja zdoroayh šūnas raksturo mitotiskā vārpsta bipolarity, sadalījumam vēža laikā šūnas veido lielu skaitu stabi un ass, un divas meitas šūnas saņem atšķirīgu hromosomu skaits. Un šļirces daudzpolāritāte ar šūnu mitozi ir raksturīga vēža šūnu iezīme.

Studēšana daudzpolu mitozes ar HeLa šūnām, Ģenētika secināja, ka viss process dalot vēža šūnas, principā, ir nepareizi: prophase mitozes īsāku un vārpstas veidošanos pirms sadalījumu hromosomas; metafāze sākas arī agrāk, un hromosomām nav laika, lai viņu vietā nonāktu, tos sadalot nejauši. Nu, centrosomas ir vismaz divas reizes lielākas nekā vajadzīgs.

Tādējādi HeLa šūnu karotīps ir nestabils un var ievērojami atšķirties dažādās laboratorijās. Līdz ar to daudzu pētījumu rezultāti - apstākļos, kad tiek zaudēta šūnu materiāla ģenētiskā identitāte - vienkārši nevar reproducēt citos apstākļos.

Zinātne ir guvusi lielu progresu, jo spēj manipulēt ar bioloģiskiem procesiem kontrolēti. Pēdējais acīmredzamais piemērs ir ASV un Ķīnas pētnieku grupas izveidošana, izmantojot 3-D printeri reālistisku vēža audzēja modeli, izmantojot HeLa šūnas.