HeLa-Zellen
Zuletzt überprüft: 23.04.2024
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Fast alle Forschung in der Molekularbiologie, Pharmakologie, Virologie, Genetik seit Beginn des zwanzigsten Jahrhunderts hat Proben der primären lebenden Zellen verwendet, die aus einem lebenden Organismus gewonnen werden und gezüchtet durch verschiedene biochemische Methoden können ihre Lebensfähigkeit verlängern, das heißt, die Möglichkeit des Teilens im Labor. In der Mitte des letzten Jahrhunderts erhielt die Wissenschaft HeLa-Zellen, die nicht dem natürlichen biologischen Tod unterliegen. Dies ermöglichte vielen Forschern einen Durchbruch in Biologie und Medizin.
[Woher kamen die immortalisierten HeLa-Zellen?
Die Geschichte der Herstellung dieser „unsterbliche“ Zellen (Immortalisierung - die Fähigkeit von Zellen zu einer unendlich langen Teilung) mit einem schlechten 31-jährigen Patienten von der Johns Hopkins Hospital in Baltimore assoziiert - African-American Frau, Mutter von fünf Kindern namens Henrietta Lacks (Henrietta Lacks), die an Krebs erkrankt gewesen Cervix für acht Monate und nach der inneren Bestrahlung (Brachytherapie), starb in diesem Krankenhaus am 4. Oktober 1951.
Kurz zuvor, werden Anstrengungen unternommen , um Henrietta Behandlung von Zervixkarzinom, Arzt, Chirurg Howard Wilbur Jones, nahm er eine Probe von Tumorgeweben zur Untersuchung und gibt in einem Krankenhauslabor, unter der Leitung zum Zeitpunkt der Biologie Bachelor George Otto Homosexuell.
Biopsie-Studien verblüfften den Biologen: Gewebezellen starben nicht rechtzeitig aufgrund von Apoptose, sondern vermehrten sich weiterhin und mit erstaunlicher Geschwindigkeit. Der Forscher hat es geschafft, eine spezifische strukturelle Zelle auszusondern und zu multiplizieren. Die resultierenden Zellen teilten sich weiter und hörten auf, am Ende des mitotischen Zyklus zu sterben.
Und bald nach dem Tod des Patienten (dessen Name nicht verraten wurde, sondern verschlüsselt als Reduktion von HeLa), erschien eine mysteriöse HeLa-Zellkultur.
Sobald klar wurde, dass HeLa-Zellen - die außerhalb des menschlichen Körpers zugänglich sind - nicht dem programmierten Tod unterliegen, begann die Nachfrage nach ihnen für verschiedene Studien und Experimente zu wachsen. Eine weitere Kommerzialisierung des unerwarteten Ergebnisses führte zur Organisation der Serienproduktion - für den Verkauf von HeLa-Zellen an zahlreiche wissenschaftliche Zentren und Laboratorien.
Die Verwendung von HeLa-Zellen
1955 wurden HeLa-Zellen die ersten geklonten menschlichen Zellen, und die Verwendung von HeLa-Zellen begann auf der ganzen Welt: in Studien über den zellulären Stoffwechsel bei Krebs; das Altern von Zellen studieren; Ursachen von AIDS; Merkmale des humanen Papillomavirus und anderer Virusinfektionen; Wirkungen von Strahlung und toxischen Substanzen; Genkartierung; in Studien neuer pharmakologischer Wirkstoffe; Testen von Kosmetika usw.
Einigen Berichten zufolge wurde die Kultur dieser schnell wachsenden Zellen in 70 bis 80 Tausend medizinischen Studien auf der ganzen Welt verwendet. Jährlich für die Bedürfnisse der Wissenschaft werden etwa 20 Tonnen HeLa-Zellen Kultur angebaut, mehr als 10 Tausend Patente werden unter Beteiligung dieser Zellen registriert.
Die Beliebtheit des neuen Biomaterials im Labor wurde durch die Tatsache erleichtert, dass der HeLa-Zellstamm im Jahr 1954 von amerikanischen Virologen verwendet wurde, um den von ihnen entwickelten Impfstoff gegen Polio zu testen .
Seit Jahrzehnten dient die Kultur der HeLa-Zellen als einfaches Modell, um intuitivere Varianten komplexer biologischer Systeme zu erzeugen. Und die Fähigkeit, immortalisierte Zelllinien zu klonen, erlaubt es Ihnen, Tests an genetisch identischen Zellen wiederholt zu wiederholen, was eine Voraussetzung für die biomedizinische Forschung ist.
Am Anfang - in der medizinischen Literatur dieser Jahre - wurde die "Ausdauer" dieser Zellen festgestellt. In der Tat hören HeLa-Zellen nicht auf, sich sogar in einem herkömmlichen Labor-Teströhrchen zu teilen. Und sie machen es so aggressiv, dass es den Laboranten kostet, die geringste Sorglosigkeit zu zeigen, HeLa-Zellen werden zwangsläufig in andere Kulturen eindringen und werden ruhig die ursprünglichen Zellen ersetzen, wodurch der chistat der durchgeführten Experimente höchst zweifelhaft ist.
Übrigens, als Ergebnis einer Studie, die 1974 durchgeführt wurde, wurde die Fähigkeit von HeLa-Zellen, andere Zelllinien in den Labors der Wissenschaftler "zu kontaminieren", experimentell festgestellt.
HeLa-Zellen: Was haben die Studien gezeigt?
Warum verhalten sich HeLa-Zellen so? Denn diese sind keine gewöhnlichen Zellen von gesunden Körpergeweben, sondern Tumorzellen, die aus einer Probe eines Krebsgewebes gewonnen werden und pathologisch veränderte Gene für die kontinuierliche Mitose von menschlichen Krebszellen enthalten. In der Tat sind dies Klone von bösartigen Zellen.
Forscher des Europäischen Laboratoriums für Molekularbiologie (EMBL) berichteten 2013, dass sie mithilfe des Spektralkaryotyps eine Sequenz von DNA und RNA im Henrietta Lax-Genom etablierten. Und im Vergleich zu HeLa-Zellen waren wir überzeugt: zwischen den HeLa-Genen und normalen menschlichen Zellen, markante Unterschiede ...
Noch früher jedoch führte die zytogenetische Analyse von HeLa-Zellen zur Entdeckung zahlreicher Chromosomenaberrationen und partieller genomischer Hybridisierung dieser Zellen. Es wurde gefunden, dass HeLa-Zellen hypertriploiden (3n +) Karyotyp besitzen und heterogene Zellpopulationen produzieren. Mehr als die Hälfte der geklonten HeLa-Zellen haben Aneuploidie - eine Veränderung in der Anzahl der Chromosomen: 49, 69, 73 und sogar 78 statt 46.
Wie sich herausstellte, sind multipolare, polyzentrische oder multipolare Mitosen in HeLa-Zellen an der genomischen Instabilität des HeLa-Phänotyps, dem Verlust von Chromosomenmarkern und der Bildung zusätzlicher struktureller Anomalien beteiligt. Dies ist eine Verletzung während der Zellteilung, die zu einer pathologischen Segregation der Chromosomen führt. Wenn die mitotische Bipolarität der Spaltungsspindel für gesunde Zellen charakteristisch ist, werden während der Teilung der Krebszelle eine größere Anzahl von Polen und Spaltspindeln gebildet, und beide Tochterzellen erhalten eine unterschiedliche Anzahl von Chromosomen. Und die Multipolarität der Spindel mit der Mitose der Zellen ist ein charakteristisches Merkmal der Krebszellen.
Bei der Untersuchung multipolarer Mitosen in HeLa-Zellen kam die Genetik zu dem Ergebnis, dass der gesamte Prozess der Teilung von Krebszellen prinzipiell schief läuft: Die Mitoseprogression ist kürzer, und die Bildung der Spindel geht der Teilung der Chromosomen voraus; die Metaphase beginnt auch früher, und die Chromosomen haben keine Zeit, ihren Platz einzunehmen und werden willkürlich verteilt. Nun, Zentrosomen sind mindestens doppelt so viel wie nötig.
Daher ist der Karyotyp der HeLa-Zelle instabil und kann sich in verschiedenen Laboratorien dramatisch unterscheiden. Folglich können die Ergebnisse vieler Studien - unter Bedingungen des Verlustes der genetischen Identität von Zellmaterial - einfach nicht unter anderen Bedingungen reproduziert werden.
Die Wissenschaft hat aufgrund der Fähigkeit, biologische Prozesse kontrolliert zu manipulieren, große Fortschritte gemacht. Das letzte offensichtliche Beispiel ist die Schaffung einer Gruppe von Forschern aus den USA und China, die einen 3-D-Drucker eines realistischen Modells eines Krebstumors mit HeLa-Zellen verwenden.