HeLa ћелије

Готово сва научна истраживања у молекуларној биологији, фармакологији, вирусологији, генетици од почетка 20. века користила су узорке примарних живих ћелија, које су добијене из живог организма и култивисане различитим биохемијским методама, што је омогућило продужење њихове виталности, односно способности деобе у лабораторијским условима. Средином прошлог века, наука је добила HeLa ћелије, које нису подложне природној биолошкој смрти. И то је омогућило да многе студије постану пробој у биологији и медицини.

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

Одакле су дошле иммортализоване HeLa ћелије?

Прича о добијању ових „бесмртних“ ћелија (иммортализација је способност ћелија да се бесконачно деле) повезана је са сиромашном 31-годишњом пацијенткињом болнице Џонс Хопкинс у Балтимору – Афроамериканком, мајком петоро деце по имену Хенријета Лакс, која је, након што је осам месеци боловала од рака грлића материце и подвргнута интерном зрачењу (брахитерапији), преминула у овој болници 4. октобра 1951. године.

Непосредно пре овога, док је покушавао да лечи Хенријету од карцинома грлића материце, лекар који је лечио пацијенте, хирург Хауард Вилбур Џонс, узео је узорак туморског ткива на преглед и послао га у болничку лабораторију, којом је тада руководио Џорџ Ото Геј, дипломирани биолог.

Биолог је био запањен биопсијом: ћелије ткива нису умрле након предвиђеног времена као резултат апоптозе, већ су наставиле да се множе, и то запањујућом брзином. Истраживач је успео да изолује једну специфичну структурну ћелију и да је умножи. Добијене ћелије су наставиле да се деле и престале су да умиру на крају митотског циклуса.

И убрзо након смрти пацијента (чије име није откривено, већ је шифровано као скраћеница HeLa), појавила се мистериозна култура HeLa ћелија.

Када је постало јасно да HeLa ћелије – доступне ван људског тела – нису подложне програмираној смрти, потражња за њима за разне студије и експерименте почела је да расте. А даља комерцијализација неочекиваног открића резултирала је организовањем серијске производње – за продају HeLa ћелија бројним научним центрима и лабораторијама.

Коришћење HeLa ћелија

Године 1955, HeLa ћелије су постале прве клониране људске ћелије, а HeLa ћелије се користе широм света за проучавање ћелијског метаболизма код рака; процеса старења; узрока АИДС-а; карактеристика хуманог папилома вируса и других вирусних инфекција; ефеката зрачења и токсичних супстанци; мапирања гена; тестирања нових фармацеутских производа; тестирања козметике итд.

Према неким подацима, култура ових брзорастућих ћелија коришћена је у 70-80 хиљада медицинских студија широм света. За научне потребе се годишње узгаја око 20 тона ћелијске културе HeLa, а регистровано је више од 10 хиљада патената који укључују ове ћелије.

Популаризацији новог лабораторијског биоматеријала допринела је чињеница да су 1954. године амерички вирусолози користили ћелијски сој HeLa за тестирање вакцине против полиомијелитиса коју су развили.

Деценијама се ћелијска култура HeLa широко користи као једноставан модел за стварање визуелнијих верзија сложених биолошких система. А могућност клонирања имортализованих ћелијских линија омогућава поновљене анализе генетски идентичних ћелија, што је предуслов за биомедицинска истраживања.

На самом почетку – у медицинској литератури тих година – примећена је „издржљивост“ ових ћелија. Заиста, HeLa ћелије не престају да се деле чак ни у обичној лабораторијској епрувети. И то раде тако агресивно да ако лаборатори покажу и најмању непажњу, HeLa ћелије ће дефинитивно продрети у друге културе и мирно заменити оригиналне ћелије, услед чега је чистоћа експеримената веома упитна.

Иначе, као резултат једне студије, која је спроведена још давне 1974. године, експериментално је утврђена способност ћелија HeLa да „контаминирају“ друге ћелијске линије у лабораторијама научника.

HeLa ћелије: шта је истраживање показало?

Зашто се HeLa ћелије понашају овако? Зато што нису нормалне ћелије здравих телесних ткива, већ туморске ћелије добијене из узорка ткива канцерогеног тумора и које садрже патолошки измењене гене континуиране митозе људских ћелија рака. У суштини, то су клонови малигних ћелија.

Године 2013, истраживачи из Европске лабораторије за молекуларну биологију (EMBL) известили су да су секвенцирали ДНК и РНК у геному Хенријете Лакс користећи спектрално кариотипизовање. А када су га упоредили са ћелијама HeLa, открили су да постоје упечатљиве разлике између гена у HeLa и нормалним људским ћелијама...

Међутим, чак и раније, цитогенетска анализа HeLa ћелија довела је до открића бројних хромозомских аберација и делимичне геномске хибридизације ових ћелија. Испоставило се да HeLa ћелије имају хипертриплоидни (3n+) кариотип и производе хетерогене ћелијске популације. Штавише, код више од половине клонираних HeLa ћелија утврђена је анеуплоидија - промена у броју хромозома: 49, 69, 73, па чак и 78 уместо 46.

Како се испоставило, мултиполарне, полицентричне или мултиполарне митозе у HeLa ћелијама су укључене у геномску нестабилност HeLa фенотипа, губитак хромозомских маркера и формирање додатних структурних абнормалности. То су поремећаји током ћелијске деобе, што доводи до патолошке сегрегације хромозома. Ако је митотска биполарност деобеног вретена карактеристична за здраве ћелије, онда се током деобе ћелије рака формира већи број полова и деобених вретена, а обе ћерке ћелије добијају различит број хромозома. А мултиполарност вретена током ћелијске митозе је карактеристична особина ћелија рака.

Проучавајући мултиполарне митозе у ћелијама HeLa, генетичари су дошли до закључка да је цео процес деобе ћелија рака, у принципу, погрешан: профаза митозе је краћа, а формирање вретена деобе претходи деоби хромозома; метафаза такође почиње раније, а хромозоми немају времена да заузму своје место, распоређујући се хаотично. Па, број центрозома је барем двоструко већи него што је потребно.

Дакле, кариотип HeLa ћелије је нестабилан и може значајно да варира између лабораторија. Сходно томе, резултате многих студија - с обзиром на губитак генетског идентитета ћелијског материјала - једноставно је немогуће репродуковати под другим условима.

Наука је направила велики напредак у својој способности да манипулише биолошким процесима на контролисан начин. Најновији пример је стварање реалистичног модела канцерогеног тумора коришћењем HeLa ћелија помоћу 3Д штампача од стране групе истраживача из САД и Кине.