Cellule HeLa

Quasi tutte le ricerche nel campo della biologia molecolare, farmacologia, virologia, genetica dall'inizio del XX secolo hanno utilizzato campioni di cellule viventi primarie, che sono ottenuti da un organismo vivente e coltivata con vari metodi biochimici può prolungare la loro vitalità, cioè, la possibilità di condividere in laboratorio. Verso la metà del secolo scorso, la scienza ha ricevuto cellule HeLa, che non sono soggette alla morte biologica naturale. E questo ha permesso a molte ricerche di diventare un passo avanti in biologia e medicina.

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Da dove vengono le cellule immortalizzate di HeLa?

La storia della preparazione di queste cellule "immortali" (immortalizzazione - la capacità delle cellule di una divisione infinitamente lungo) è associato ad una scarsa 31-year-old paziente della Johns Hopkins Hospital di Baltimora - donna afro-americana, madre di cinque figli di nome Henrietta Lacks (Henrietta Lacks), che, dopo essere stato malato di cancro cervice per otto mesi e dopo aver subito irradiazione interna (brachiterapia), morì in questo ospedale il 4 ottobre 1951.

Poco prima di questo, gli sforzi sono fatti per il trattamento Enrichetta di carcinoma della cervice, medico, chirurgo Howard Wilbur Jones, ha preso un campione di tessuto tumorale per l'esame e consegnato in un laboratorio ospedaliero, guidato al momento della biologia scapolo George Otto gay.

Gli studi di biopsia hanno stupito il biologo: le cellule del tessuto non sono morte a tempo debito a causa dell'apoptosi, ma hanno continuato a moltiplicarsi ea un ritmo sorprendente. Il ricercatore è riuscito a individuare una cella strutturale specifica e a moltiplicarla. Le cellule risultanti continuarono a dividersi e cessarono di morire alla fine del ciclo mitotico.

E subito dopo la morte del paziente (il cui nome non fu divulgato, ma criptato come riduzione di HeLa), apparve una misteriosa cultura cellulare HeLa.

Non appena è diventato chiaro che le cellule HeLa - accessibili al di fuori del corpo umano - non sono soggette a morte programmata, la domanda per vari studi ed esperimenti ha cominciato a crescere. E l'ulteriore commercializzazione delle scoperte inaspettate ha portato all'organizzazione della produzione in serie - per la vendita delle celle HeLa a numerosi centri e laboratori scientifici.

L'uso delle cellule HeLa

Nel 1955, le cellule HeLa divennero le prime cellule umane clonate e l'uso delle cellule HeLa iniziò in tutto il mondo: negli studi sul metabolismo cellulare nel cancro; studiare l'invecchiamento delle cellule; cause di AIDS; caratteristiche del papillomavirus umano e altre infezioni virali; effetti di radiazioni e sostanze tossiche; mappatura genica; in prove di nuovi agenti farmacologici; test di cosmetici, ecc.

Secondo alcuni rapporti, la cultura di queste cellule a crescita rapida è stata utilizzata in 70-80 mila studi medici in tutto il mondo. Ogni anno per le esigenze della scienza vengono coltivate circa 20 tonnellate di colture di cellule HeLa, più di 10 mila brevetti sono registrati con la partecipazione di queste cellule.

La popolarità del nuovo biomateriale di laboratorio è stata facilitata dal fatto che nel 1954 il ceppo delle cellule HeLa è stato utilizzato dai virologi americani per testare il vaccino antipolio sviluppato da loro .

Per decenni, la cultura delle cellule HeLa è servita come modello semplice per creare varianti più intuitive di sistemi biologici complessi. E la capacità di clonare linee cellulari immortalate consente di ripetere ripetutamente test su cellule geneticamente identiche, che è un prerequisito per la ricerca biomedica.

All'inizio - nella letteratura medica di quegli anni - si notava la "resistenza" di queste cellule. Infatti, le cellule HeLa non smettono di dividersi anche in una provetta da laboratorio convenzionale. E lo fanno in modo aggressivo che i tecnici dovrebbero mostrare la minima disattenzione, cellule HeLa necessari per penetrare in altre culture e tranquillamente sostituite celle originali, con conseguente chistata esperimenti è in serio dubbio.

A proposito, come risultato di uno studio, condotto nel 1974, la capacità delle cellule HeLa di "contaminare" altre linee cellulari nei laboratori degli scienziati è stata stabilita sperimentalmente.

Cellule HeLa: cosa mostrano gli studi?

Perché le cellule HeLa si comportano in questo modo? Perché queste non sono cellule ordinarie di tessuti corporei sani, ma cellule tumorali ottenute da un campione di un tessuto canceroso e contenenti geni patologicamente alterati per la continua mitosi delle cellule tumorali umane. In realtà, questi sono cloni di cellule maligne.

Nel 2013, i ricercatori del Laboratorio Europeo di Biologia Molecolare (EMBL) hanno riferito che usando il cariotipo spettrale, hanno stabilito una sequenza di DNA e RNA nel genoma di Henrietta Lax. E, confrontati con le cellule HeLa, eravamo convinti: tra i geni HeLa e le normali cellule umane, sorprendenti differenze ...

Tuttavia, anche prima, l'analisi citogenetica delle cellule HeLa ha portato alla scoperta di numerose aberrazioni cromosomiche e parziale ibridazione genomica di queste cellule. È stato scoperto che le cellule HeLa possiedono il cariotipo ipertriploide (3n +) e producono popolazioni di cellule eterogenee. Più della metà delle cellule HeLa clonate ha aneuploidia - un cambiamento nel numero di cromosomi: 49, 69, 73 e anche 78 invece di 46.

Come si è scoperto, ad instabilità genomica fenotipi HeLa, perdita di cromosomi e la formazione di altri marker anomalie strutturali coinvolti mitosi multipolare, policentrico o multipolare in cellule HeLa. Questa è una violazione durante la divisione cellulare, che porta alla segregazione patologica dei cromosomi. Se la bipolarità mitotica del fuso di fissione è caratteristica per le cellule sane, allora durante la divisione della cellula tumorale si formano un numero maggiore di poli e fusi di fissione, e entrambe le cellule figlie ricevono un diverso numero di cromosomi. E la multipolarità del fuso con la mitosi delle cellule è una caratteristica delle cellule tumorali.

Studiando mitosi multipolare in cellule HeLa, Genetics concluso che l'intero processo di divisione delle cellule tumorali, in linea di principio, è sbagliato: profase della mitosi più breve e la formazione del fuso precede divisione dei cromosomi; anche la metafase inizia prima e i cromosomi non hanno il tempo di prendere il loro posto, essendo distribuiti a casaccio. Bene, i centrosomi sono almeno il doppio del necessario.

Pertanto, il cariotipo della cellula HeLa è instabile e può differire notevolmente in diversi laboratori. Di conseguenza, i risultati di molti studi - in condizioni di perdita dell'identità genetica del materiale cellulare - semplicemente non possono essere riprodotti in altre condizioni.

La scienza ha fatto grandi progressi grazie alla capacità di manipolare i processi biologici in modo controllato. L'ultimo ovvio esempio è la creazione di un gruppo di ricercatori statunitensi e cinesi che utilizza una stampante 3D di un modello di cancro realistico utilizzando le cellule HeLa.