Mēs to vienreiz apspriedām, bet paskatieties, kādu interesantu informāciju es tikko atradu par šo.
Biomedicīnas pētījumos un jaunu ārstēšanas metožu izstrādē bieži tiek izmantotas laboratorijā audzētas cilvēka šūnu kultūras. Starp daudzajām šūnu līnijām viena no slavenākajām ir HeLa. Šīs šūnas, kas imitē cilvēka ķermeni in vitro ("in vitro"), ir "mūžīgas" - tās var dalīties bezgalīgi, un pētījumu rezultāti, izmantojot tos, tiek droši reproducēti dažādās laboratorijās. Uz to virsmas ir diezgan universāls receptoru komplekts, kas ļauj tos izmantot, lai pētītu dažādu vielu darbību, sākot no vienkāršām neorganiskām līdz olbaltumvielām un nukleīnskābes; Tie ir nepretenciozi audzēšanā un labi panes sasaldēšanu un uzglabāšanu.
Šīs šūnas pilnīgi negaidīti atrada ceļu lielajā zinātnē. Tie tika paņemti no sievietes vārdā Henrietta LAcks, kura neilgi pēc tam nomira. Bet audzēja šūnu kultivēšana, kas viņu nogalināja, izrādījās zinātnieku neaizstājams līdzeklis.
Uzzināsim vairāk par šo...
Henrieta Laksa
Henrieta Laksa bija skaista melnādaina amerikāniete. Viņa dzīvoja mazajā Tērneres pilsētiņā Virdžīnijas dienvidos kopā ar vīru un pieciem bērniem. 1951. gada 1. februārī Henrieta devās uz Džona Hopkinsa slimnīcu, jo viņu uztrauca dīvaini izdalījumi, ko viņa periodiski atklāja uz apakšveļas. Medicīniskā diagnoze bija šausmīga un nežēlīga – dzemdes kakla vēzis. Astoņus mēnešus vēlāk, neskatoties uz operāciju un staru terapiju, viņa nomira. Viņai bija 31 gads.
Kamēr Henrieta atradās Hopkinsa slimnīcā, ārstējošais ārsts nosūtīja biopsijā iegūtās audzēja šūnas analīzei Džordžam Gejam, Hopkinsas slimnīcas audu šūnu izpētes laboratorijas vadītājam. Tolaik šūnu kultivēšana ārpus ķermeņa bija tikai sākumstadijā, un galvenā problēma bija neizbēgamā šūnu nāve – pēc noteikta dalīšanās skaita nomira visa šūnu līnija.
Izrādījās, ka šūnas, kas apzīmētas ar "HeLa" (Henrietas Laksas vārda un uzvārda saīsinājums), vairojās daudz ātrāk nekā šūnas no normāliem audiem. Turklāt ļaundabīgā transformācija padarīja šīs šūnas nemirstīgas – to augšanas nomākšanas programma pēc noteikta dalīšanās skaita tika izslēgta. In vitro tas nekad agrāk nav noticis ar citām šūnām. Tas pavēra vēl nepieredzētas perspektīvas bioloģijā.
Patiešām, nekad līdz šim pētnieki nevarēja uzskatīt, ka rezultāti, kas iegūti ar šūnu kultūrām, ir pilnīgi ticami: visi eksperimenti tika veikti ar neviendabīgām šūnu līnijām, kuras galu galā nomira - dažreiz pat pirms jebkādu rezultātu iegūšanas. Un tad zinātnieki kļuva par pirmās stabilās un pat mūžīgās (!) šūnu līnijas īpašniekiem, kas adekvāti imitē ķermeņa īpašības. Un, kad tika atklāts, ka HeLa šūnas var izdzīvot pat pēc pasta sūtīšanas, Gejs nosūtīja tās saviem kolēģiem visā valstī. Ļoti drīz pieprasījums pēc HeLa šūnām pieauga, un tās tika atkārtotas laboratorijās visā pasaulē. Viņi kļuva par pirmo "veidnes" šūnu līniju.
Sagadījās, ka Henrieta nomira tajā pašā dienā, kad Džordžs Gejs runāja televīzijas kameru priekšā, rokās turot mēģeni ar šūnām. Viņš teica, ka ir sācies jaunu perspektīvu laikmets zāļu atklāšanā un biomedicīnas pētījumos.
Kāpēc viņas šūnas ir tik svarīgas?
Un viņam bija taisnība. Šūnu līnija, kas ir identiska visās laboratorijās visā pasaulē, ļāva ātri iegūt un neatkarīgi apstiprināt arvien jaunus datus. Varam droši teikt, ka molekulārās bioloģijas milzu lēciens pagājušā gadsimta beigās bija saistīts ar spēju kultivēt šūnas in vitro. Henrietas Laksas šūnas bija pirmās nemirstīgās cilvēka šūnas, kas jebkad tika audzētas mākslīgā barotnē. HeLa ir mācījis pētniekiem, kā kultivēt simtiem citu vēža šūnu līniju. Un, lai gan iekšā pēdējie gadi prioritāte šajā jomā ir novirze uz normālu audu šūnu kultūrām un inducētām pluripotentajām cilmes šūnām (japāņu zinātnieks Shinya Yamanaka saņēma Nobela prēmiju fizioloģijā vai medicīnā 2012. gadā par metodes atklāšanu pieauguša organisma šūnu atgriešanai embrionālā stāvoklī), tomēr vēža šūnas joprojām ir vispārpieņemts biomedicīnas pētījumu standarts. Galvenā HeLa priekšrocība ir tās neapturamā augšana uz vienkāršām uzturvielu barotnēm, kas ļauj veikt liela mēroga pētījumus ar minimālām izmaksām.
Kopš Henrietas Laksas nāves viņas audzēja šūnas ir nepārtraukti izmantotas pētījumiem molekulārie modeļi attīstība visvairāk dažādas slimības, tostarp vēzi un AIDS, pētīt radiācijas un toksisko vielu ietekmi, sastādīt ģenētiskās kartes un veikt milzīgu skaitu citu zinātnisku uzdevumu. Biomedicīnas pasaulē HeLa šūnas ir kļuvušas tikpat slavenas kā laboratorijas žurkas un Petri trauciņi. 1960. gada decembrī HeLa šūnas bija pirmās, kas ar padomju satelītu lidoja kosmosā. Pat šodien padomju ģenētiķu kosmosā veikto eksperimentu apjoms ir pārsteidzošs. Rezultāti parādīja, ka HeLa labi darbojas ne tikai sauszemes apstākļos, bet arī nulles gravitācijas apstākļos.
Bez HeLa šūnām Jonasa Salka radītās poliomielīta vakcīnas izstrāde nebūtu bijusi iespējama. Starp citu, Salks bija tik pārliecināts par saņemtās vakcīnas (novājināta poliomielīta vīrusa) drošību, ka, lai pierādītu savu zāļu uzticamību, viņš sev, savai sievai un trim bērniem injicēja šo vakcīnu.
Kopš tā laika HeLa ir izmantots arī klonēšanai (sākotnējie transplantācijas eksperimenti šūnu kodoli pirms slavenās aitas Dollijas klonēšanas tika veiktas HeLa), izstrādāt mākslīgās apsēklošanas metodes un tūkstošiem citu pētījumu (daži no tiem ir uzskaitīti tabulā).
Papildus zinātnei...
Pašas Henrietas Laksas personība ilgu laiku netika reklamēts. Doktoram Gejam, protams, HeLa šūnu izcelsme nebija noslēpums, taču viņš uzskatīja, ka konfidencialitāte šajā jautājumā ir prioritāte, un ilgus gadus Laksu ģimene nezināja, ka Henrietas šūnas ir kļuvušas slavenas visā pasaulē. Noslēpums tika atklāts tikai pēc doktora Geja nāves 1970. gadā.
Atcerēsimies, ka sterilitātes standarti un paņēmieni darbam ar šūnu līnijām tajā laikā tikai parādījās, un dažas kļūdas parādījās tikai gadus vēlāk. Tātad HeLa šūnu gadījumā pēc 25 gadiem zinātnieki atklāja, ka daudzas pētniecībā izmantotās šūnu kultūras ir no cita veida audiem, tostarp krūts vēža šūnām un prostatas dziedzeri, izrādījās inficēts ar agresīvākām un izturīgākām HeLa šūnām. Izrādījās, ka HeLa var ceļot ar putekļu daļiņām gaisā vai uz nepietiekami nomazgātām rokām un iesakņoties citu šūnu kultūrās. Tas izraisīja lielu skandālu. Cerot atrisināt problēmu ar genotipēšanu (sekvenēšana - pilnīga genoma nolasīšana - tolaik tas vēl bija plānots kā grandiozs starptautisks projekts), viena zinātnieku grupa izsekoja Henrietas radiniekus un lūdza ģimenes DNS paraugus, lai kartētu viņu gēnus. Tādējādi noslēpums kļuva skaidrs.
Starp citu, amerikāņus joprojām vairāk satrauc fakts, ka Henrietas ģimene nekad nav saņēmusi kompensāciju par HeLa šūnu izmantošanu bez donora piekrišanas. Līdz šai dienai ģimene nedzīvo pārāk labā labklājībā, un finansiālā palīdzība būtu ļoti noderīga. Bet visi pieprasījumi atsitās pret tukšu sienu - ilgu laiku nav neviena respondenta, un Medicīnas akadēmija un citi zinātniskās struktūras paredzams, ka viņi nevēlas apspriest šo tēmu.
2013. gada 11. martā eļļu ugunij pielēja jauna publikācija, kurā tika prezentēti HeLa šūnu līnijas pilnīgas genoma sekvencēšanas rezultāti. Atkal eksperiments tika veikts bez Henrietas pēcnācēju piekrišanas un pēc dažām ētiskām debatēm pilna piekļuve piekļuve genoma informācijai bija ierobežota profesionāļiem. Tomēr pilnīgai HeLa genoma secībai ir liela nozīme turpmākajā darbā, kas ļauj šūnu līniju izmantot turpmākajos genoma projektos.
Īsta nemirstība?
Ļaundabīgais audzējs, kas nogalināja Henrietu, padarīja viņas šūnas potenciāli nemirstīgas. Vai šī sieviete gribēja nemirstību? Un vai viņa to saņēma? Ja tā padomā, rodas fantastiska sajūta – daļa no dzīva cilvēka, mākslīgi pavairota, iztur miljoniem testu, “nogaršo” visas zāles, pirms tās nonāk izmēģinājumos ar dzīvniekiem, molekulārbiologi to izģērbj līdz pašiem pamatiem. visā pasaulē...
Protams, tam visam nav nekāda sakara ar “dzīvi pēc dzīves”. Ir muļķīgi uzskatīt, ka HeLa šūnās, ko nemitīgi mocīja negausīgi zinātnieki, ir vismaz kāds gabaliņš no nelaimīgās jaunās sievietes dvēseles. Turklāt šīs šūnas tikai daļēji var uzskatīt par cilvēkiem. Katras HeLa šūnas kodolā ir no 76 līdz 82 hromosomām ļaundabīgo audzēju procesa laikā notikušās transformācijas dēļ (normālas cilvēka šūnas satur 46 hromosomas), un šī poliploīdija periodiski izraisa domstarpības par HeLa šūnu piemērotību kā paraugu. cilvēka fizioloģija. Tika pat ierosināts šīs šūnas izolēt atsevišķā cilvēkiem tuvu sugā, ko sauc par Helacyton gartleri, par godu Stenlijam Gartleram, kurš pētīja šīs šūnas, taču šodien tas netiek nopietni apspriests.
Tomēr pētnieki vienmēr ņem vērā ierobežojumus, kas jāpatur prātā. Pirmkārt, HeLa, neskatoties uz visām izmaiņām, joprojām ir cilvēka šūnas: visi to gēni un bioloģiskās molekulas atbilst cilvēku gēniem un bioloģiskajām molekulām, un molekulārā mijiedarbība ir pārsvarā identiska veselīgu šūnu bioķīmiskajiem ceļiem. Otrkārt, poliploīdija padara šo līniju ērtāku genoma pētījumiem, jo palielinās ģenētiskā materiāla daudzums vienā šūnā, un rezultāti ir skaidrāki un kontrastējošāki. Treškārt, plašā šūnu līniju izplatība visā pasaulē ļauj viegli atkārtot kolēģu eksperimentus un izmantot publicētos datus par pamatu saviem pētījumiem. Noskaidrojuši pamatfaktus par HeLa modeli (un visi atceras, ka tas ir, lai arī ērts, bet tikai organisma modelis), zinātnieki mēģina tos atkārtot adekvātāk. modeļu sistēmas. Kā redzat, HeLa un līdzīgas šūnas ir visas mūsdienu zinātnes pamats. Un, neskatoties uz ētiskiem un morāliem strīdiem, šodien es vēlos godināt šīs sievietes piemiņu, jo viņas piespiedu ieguldījums medicīnā ir nenovērtējams: atstātās šūnas izglābās un turpina glābt. vairāk dzīvību nekā jebkurš ārsts var darīt.
Šūnu rekordisti
HeLa šūnu nemirstība ir saistīta ar cilvēka papilomas vīrusa HPV18 infekcijas sekām. Infekcija izraisīja daudzu hromosomu triploīdiju (parastā pāra vietā izveidojās trīs kopijas) un dažu no tām sadalījās fragmentos. Turklāt infekcija palielināja vairāku regulatoru darbību šūnu augšana, piemēram, telomerāzes gēni (šūnu “mirstības regulators”) un c-Myc (daudzu proteīnu sintēzes aktivitātes regulators). Šādas unikālas (un nejaušas) izmaiņas ir padarījušas HeLa šūnas par augšanas ātruma un rezistences rekordistiem pat starp citām vēža šūnu līnijām, kuru mūsdienās ir vairāki simti. Turklāt iegūtās genoma izmaiņas izrādījās ļoti stabilas un laboratorijas apstākļi pēdējos gados paliek nemainīgas.
Šeit ir nodaļa no Rebekas Sklotas grāmatas “Henretas Trūkst nemirstīgā dzīve”
Drīz pēc Henrietas nāves viņi sāka veidot HeLa rūpnīcu - liela mēroga uzņēmumu, kas katru nedēļu ļautu audzēt triljonus HeLa šūnu. Rūpnīca tika uzcelta viena iemesla un tikai viena iemesla dēļ - lai apturētu poliomielītu.
Līdz 1951. gada beigām pasauli pārņēma vēsturē lielākā poliomielīta epidēmija. Skolas tika slēgtas, vecāki bija panikā. Steidzami bija nepieciešama vakcīna. 1952. gada februārī Jonass Salks no Pitsburgas universitātes paziņoja, ka ir izstrādājis pasaulē pirmo poliomielīta vakcīnu, taču nevar to piedāvāt bērniem, kamēr nav rūpīgi pārbaudījis tās drošību un efektivitāti. Tas prasīja kultivētas šūnas tik milzīgos rūpnieciskos daudzumos, ka tās nekad agrāk nebija ražotas.
Nacionālais trests zīdaiņu paralīze(NFIP) — Labdarības organizācija, ko izveidojis prezidents Franklins Delano Rūzvelts, kuru pats pārņēma poliomielīta izraisīta paralīze, gatavoja medicīnas vēsturē lielāko poliomielīta vakcīnas lauka izmēģinājumu. Plāns paredzēja, ka Salks vakcinēs divus miljonus bērnu, bet NFIP paņems viņu asinis, lai noskaidrotu, vai viņi ir imūni. Taču būs jāveic miljoniem neitralizācijas testu, kur vakcinēto bērnu asins serums tiek sajaukts ar dzīviem poliomielīta vīrusiem un kultivētām šūnām. Ja vakcīna darbojas, vakcinēto bērnu asins serumam ir jābloķē poliomielīta vīruss un jāaizsargā šūnas. Pretējā gadījumā vīruss inficēs šūnas un radīs bojājumus, ko zinātnieki var redzēt mikroskopā.
Grūtības bija tādas, ka neitralizācijas testos tika izmantotas pērtiķu šūnas, kas nomira šīs reakcijas laikā. Tā bija problēma – nevis tāpēc, ka viņi rūpējās par dzīvniekiem (par to toreiz, atšķirībā no mūsu laika, netika runāts), bet gan tāpēc, ka pērtiķi bija dārgi. Miljoniem neitralizācijas reakciju uz pērtiķu šūnām izmaksātu miljoniem dolāru, tāpēc NFIP sāka izmisīgi meklēt šūnu kultūru, kas būtu spējīga masveidā vairoties un maksātu lētāk nekā pērtiķu šūnas.
NFIP vērsās pie Gaja un dažiem citiem šūnu kultūras speciālistiem, lai saņemtu palīdzību, un Gajs saprata, ka tā ir patiesa labdarība. Filantropijas rezultātā NFIP katru gadu saņēma ziedojumus vidēji 50 miljonu ASV dolāru apmērā, un lielākā daļa Viņa direktors vēlējās šo summu ziedot šūnu kultivatoriem, lai viņi atrastu veidu, kā masveidā ražot šūnas, par kurām visi bija sapņojuši daudzus gadus.
Piedāvājums nevarēja nākt labākā laikā: laimei, īsi pēc zvana no NFIP ar lūgumu palīdzēt Gajs saprata, ka Henrietas šūnas aug savādāk nekā jebkura cilvēka šūna, ar kuru viņš līdz šim bija sastapies.
Lielākā daļa šūnu kultūrā aug vienā slānī kā klucis uz stikla virsmas, kas nozīmē, ka vieta ātri izbeidzas. Šūnu skaita palielināšana prasa daudz darba: zinātniekiem atkal un atkal jāizkasa šūnas no mēģenes un jāsadala vairākos jaunos traukos, lai šūnām būtu jauna vieta augšanai. Kā izrādījās, HeLa šūnas ir ļoti nepretenciozas: to augšanai nebija nepieciešama stikla virsma; tās varēja augt, peldot barotnē, kuru nepārtraukti maisīja ar "burvju ierīci" - svarīga tehnoloģija, ko izstrādājis Gajs, šodien to sauc par piekares audzēšanu. Tas nozīmēja, ka HeLa šūnas nebija ierobežotas ar telpu, tāpat kā visas pārējās; tie varēja dalīties tik ilgi, kamēr palika barotne. Jo lielāks trauks ar barotni, jo vairāk šūnu auga. Šis atklājums nozīmēja, ka, ja HeLa šūnas būtu jutīgas pret poliomielīta vīrusu (dažām šūnām tādas nav), tas atrisinātu šūnu masveida ražošanas problēmu un izvairītos no vakcīnas testēšanas ar miljoniem pērtiķu šūnu.
Tātad 1952. gada aprīlī Gajs un viņa kolēģis NFIP padomdevējā komitejā Viljams Šērers — jauns pēcdoktorants Minesotas Universitātē — mēģināja inficēt Henrietas šūnas ar poliomielīta vīrusu. Dažu dienu laikā viņi atklāja, ka HeLa patiesībā ir jutīgāka pret vīrusu nekā jebkuras citas līdz šim kultivētas šūnas. Un viņi saprata, ka ir atraduši tieši to, kas bija vajadzīgs VFIP.
Viņi arī saprata, ka, pirms viņi varētu masveidā ražot šūnas, viņiem bija jāatrod jauns veids to transportēšana. Gaisa izmantotais kravas nodalījums bija lieliski piemērots dažu flakonu nosūtīšanai kolēģiem, taču tas bija pārāk dārgs lieliem apjomiem. Miljardiem audzēto šūnu nenāks par labu, ja šīs šūnas nevarēs nogādāt pareizajā vietā. Un zinātnieki sāka eksperimentēt.
1952. gada piemiņas dienā Gajs paņēma vairākas HeLa mēģenes, kurās bija pietiekami daudz barotnes, lai šūnas saglabātu dzīvības vairākas dienas, un ievietoja tās skārda traukā, kas izklāts ar korķi un piepildīts ar ledu, lai novērstu pārkaršanu. To visu piegādājot detalizētas instrukcijas aprūpi, viņš nosūtīja Mariju uz pastu, lai nosūtītu sūtījumu ar mēģenēm uz Šereru Minesotā. Svētku dēļ visas Baltimoras pasta nodaļas tika slēgtas, izņemot centrālo biroju pilsētas centrā. Lai tur nokļūtu, Mērijai nācās pārsēsties vairākos tramvajos, taču beigās viņa tur nokļuva. Tāpat arī šūnas: četras dienas vēlāk paka ieradās Mineapolē. Šērers ievietoja šūnas inkubatorā un sāka tās audzēt. Pirmo reizi dzīvās šūnas veiksmīgi izdzīvoja, ja tās tika nosūtītas pa pastu.
Turpmākajos mēnešos, lai pārliecinātos, ka šūnas var izturēt garo ceļojumu jebkurā klimatā, Gajs un Šērers ar lidmašīnu, vilcienu un kravas automašīnu nosūtīja HeLa flakonus visā valstī — no Mineapolisas uz Noridžu, Ņujorku un atpakaļ. Šūnas nomira tikai vienā mēģenē.
Kad NFIP uzzināja, ka HeLa ir jutīgs pret poliomielīta vīrusu un to var audzēt lielos daudzumos par zemām izmaksām, tas nekavējoties noslēdza vienošanos ar Viljamu Šēreru, lai uzraudzītu HeLa izplatīšanas centra attīstību Tuskegee universitātē, kas ir viena no prestižākajām. augstskolas valstī par melno. NFIP izvēlējās Tuskegee universitāti šim projektam, pateicoties Charles Bynum, fonda Negro darbības direktoram. Bynum ir dabaszinātņu skolotājs un aktīvists Civiltiesības, nācijas pirmais melnādainais fonda direktors, vēlējās atrast centru Tuskegee, lai iegūtu simtiem tūkstošu dolāru finansējumu, daudzas darbavietas un apmācības iespējas jaunajiem melnādainajiem zinātniekiem.
Dažu mēnešu laikā sešu melnādaino zinātnieku un laboratorijas tehniķu komanda Tuskegee bija uzcēlusi vēl neredzētu rūpnīcu: pie sienām rindojās rūpnieciski tērauda tvaika sterilizācijas autoklāvi, rindās stāvēja milzīgas tvertnes ar mehāniski maisītu barotni, pilni inkubatori stikla šūnu kultūras pudeles un automātiskie dozatorišūnas - augstas, ar gariem plāniem metāla rokturiem, kas HeLa šūnas injicē vienā mēģenē pēc otras. Katru nedēļu Tuskegee komanda sagatavoja tūkstošiem litru barotnes pēc Gaja receptes, sajaucot sāļus, minerālvielas un asins serumu, kas ņemti no daudziem studentiem, karavīriem un kokvilnas lauksaimniekiem, kuri atbildēja uz sludinājumiem vietējā laikrakstā, lai ziedotu asinis par naudu.
Vairāki laboratorijas tehniķi darbojās kā kvalitātes kontroles montāžas līnija un katru nedēļu ar mikroskopiem pārbaudīja simtiem tūkstošu HeLa šūnu kultūru, lai nodrošinātu to dzīvotspēju un veselību. Citi pēc grafika nosūtīja šūnas pētniekiem visā valstī 23 poliomielīta vakcīnas testēšanas vietās.
Galu galā Tuskegee komanda pieauga līdz 35 zinātniekiem un laboratorijas tehniķiem, katru nedēļu saražojot 20 000 HeLa stobriņu — aptuveni 6 triljonus šūnu. Šī bija pati pirmā šūnu rūpnīca, un tā sākās ar vienu HeLa cauruli, ko Gajs nosūtīja Šereram pirmajā testa iepakojumā neilgi pēc Henrietas nāves.
Izmantojot šīs šūnas, zinātnieki varēja pierādīt Salk vakcīnas efektivitāti. Drīz vien iekšā Ņujorkas Laiks Parādījās fotogrāfijas, kurās redzamas melnādainas sievietes, kas noliecās virs mikroskopiem, pēta šūnas un melnās rokās turēja HeLa mēģenes. Virsraksts skanēja:
TUSKEGEE BRANCH PALĪDZĪBA CĪŅĀ AR POLIOMIELĪTU
Melnādaino zinātnieku komandai ir galvenā loma
Dr.Salka vakcīnas izstrādē
HELA ŠŪNAS AUG
Melnādainie zinātnieki un laboratorijas tehniķi, no kuriem daudzas bija sievietes, izmantoja melnādainās sievietes šūnas, lai glābtu miljoniem amerikāņu dzīvības, no kuriem lielākā daļa bija baltie. Un tas notika tajā pašā universitātē un tajā pašā laikā, kad valdības amatpersonas veica bēdīgi slaveno sifilisa pētījumu.
Sākumā Tuskegee centrs piegādāja HeLa šūnas tikai laboratorijām, kas testēja poliomielīta vakcīnas. Tomēr, kad kļuva skaidrs, ka HeLa šūnu pietiek visiem, tās tika nosūtītas visiem zinātniekiem, kuri bija gatavi tās iegādāties par desmit dolāriem plus aviopasta piegādes izmaksas. Ja zinātnieki vēlētos noskaidrot, kā šūnas uzvesties noteiktā vidē, kā tās reaģētu uz noteiktu ķīmiskās zāles vai kā viņi veido noteiktu proteīnu, viņi pievērsās HeLa šūnām. Lai gan tie bija vēzis, tiem bija visas normālu šūnu pamatīpašības: tās veidoja olbaltumvielas un sazinājās viena ar otru kā normālas šūnas, dalīja un ražoja enerģiju, transportēja ģenētisko materiālu un regulēja šo procesu, bija jutīgas pret infekcijām, kas padarīja tās par optimālām. instruments visu iespējamo, tostarp baktēriju, hormonu, olbaltumvielu un īpaši vīrusu sintēzei un izpētei.
Vīrusi vairojas injicējot dzīvā šūna to ģenētiskā materiāla daļiņas. Šūna radikāli maina savu programmu un sāk reproducēt vīrusu, nevis sevi. Runājot par vīrusu audzēšanu, tāpat kā daudzos citos gadījumos HeLa ļaundabīgais raksturs padarīja tos tikai noderīgākus. HeLa šūnas auga daudz ātrāk nekā parastās šūnas, un tāpēc rezultāti tika iegūti ātrāk. HeLa šūnas bija darba zirgs — izturīgas, lētas un visuresošas.
Laiks bija ideāls. 1950. gadu sākumā zinātnieki tikai sāka izprast vīrusu būtību, un, kad visā valstī laboratorijās parādījās Henrietta šūnas, pētnieki sāka tās inficēt ar visu veidu vīrusiem - herpes, masalām, cūciņām, vējbakām, zirgu encefalītu -, lai pētītu. kā vīruss iekļuva šūnās, vairojas tajās un izplatās.
Henrietas šūnas palīdzēja likt pamatus virusoloģijai, taču tas bija tikai sākums. Pirmajos gados pēc Henrietas nāves, saņemot pirmās mēģenes ar šūnām, pētnieki visā pasaulē spēja veikt vairākus svarīgus zinātniskus atklājumus. Pirmkārt, komanda izmantoja HeLa, lai izstrādātu metodes šūnu sasaldēšanai, nesabojājot vai nemainot tās. Pateicoties šīm metodēm, šūnas sāka sūtīt visā pasaulē pārbaudītā un standartizētā veidā, kas tika izmantots saldētu transportēšanai. pārtikas produkti un saldēta sperma lopkopībai. Tas arī nozīmēja, ka zinātnieki varēja saglabāt šūnas starp eksperimentiem, neuztraucoties par to uzturu un sterilitāti. Tomēr zinātniekus visvairāk iepriecināja fakts, ka sasaldēšana ļāva “nofiksēt” šūnas visdažādākajos stāvokļos.
Šūnas sasaldēšana līdzinājās pauzes pogas nospiešanai: dalīšanās, vielmaiņa un visi citi procesi apstājās un atsākās pēc atkausēšanas, it kā vienkārši būtu nospiedis starta pogu. Tagad zinātnieki varēja apturēt šūnu attīstību jebkurā eksperimenta frekvencē, lai salīdzinātu noteiktu šūnu reakciju uz zāles vienas, divu vai sešu nedēļu laikā. Viņi varēja novērot to pašu šūnu stāvokli dažādi periodi attīstība: zinātnieki cerēja redzēt, kurā brīdī normāla šūna, kas aug kultūrā, kļūst par ļaundabīgu - parādību sauc spontāna transformācija.
Sasaldēšana bija pirmā apbrīnojamo uzlabojumu sarakstā, ko HeLa ieviesa audu kultūrā. Par vēl vienu izrāvienu var uzskatīt šūnu kultivēšanas procesa standartizāciju – jomu, kurā līdz tam valdīja pilnīgs apjukums. Gajs un viņa kolēģi sūdzējās, ka viņi pavadīja pārāk daudz laika, sagatavojot barotni un uzturot šūnas dzīvas. Tomēr viņu galvenās bažas bija par to, ka, tā kā katrs izmantoja dažādas sastāvdaļas, lai izveidotu barotni, dažādas receptes, dažādas šūnas un dažādas tehnikas un daži cilvēki zināja par savu kolēģu metodēm, bija grūti vai gandrīz neiespējami atkārtot kāda cita veikto eksperimentu. Un atkārtošana ir nepieciešama zinātnes sastāvdaļa: atklājums netiek uzskatīts par derīgu, ja vien citi nevar to atkārtot un iegūt tādus pašus rezultātus. Gajs un citi zinātnieki baidījās, ka bez metožu un materiālu standartizācijas audu kultūras joma stagnēs.
Zinātnieki ilgu laiku uzskatīja, ka cilvēka šūnās ir četrdesmit astoņas hromosomas - DNS virknes šūnās, kas satur visu mūsu ģenētiskā informācija. Tomēr hromosomas salipa kopā un nevarēja precīzi saskaitīt. 1953. gadā Teksasas ģenētiķis kļūdaini sajauca nepareizo šķidrumu ar HeLa un dažām citām šūnām. Šis negadījums izvērtās laimīgs. Šūnās esošās hromosomas uzbriest un atdalījās viena no otras, un pirmo reizi zinātnieki varēja katru no tām aplūkot detalizēti. Šis nejaušais atklājums bija pirmais atklājumu sērijā, kas ļāva diviem pētniekiem no Spānijas un Zviedrijas atklāt, ka normāla cilvēka šūna satur četrdesmit sešas hromosomas.
Tagad, zinot, cik hromosomu obligāti ir cilvēks, zinātnieki varētu pateikt, ka kādam to ir vairāk vai mazāk, un izmantot šo informāciju, lai diagnosticētu ģenētiskās slimības. Diezgan drīz pētnieki visā pasaulē sāka identificēt hromosomu anomālijas. Tādējādi tika konstatēts, ka pacientiem ar Dauna sindromu bija papildu hromosoma divdesmit pirmajā pārī tiem, kas cieš no Klinefeltera sindroma, bija pārmērība dzimums x hromosoma, un pacientiem ar Šereševska-Tērnera sindromu šīs hromosomas nebija vai tā bija bojāta.
Ar visiem šiem jauninājumiem pieprasījums pēc HeLa šūnām palielinājās, un Tuskegee centrs vairs nespēja to apmierināt. Uzņēmuma Microbiological Associates īpašnieks - militārpersona, vārdā Semjuels Rēders - nesaprata zinātni, bet viņa biznesa partneris Monro Vincents pats bija pētnieks un saprata, cik liels ir potenciālais šūnu tirgus. Daudziem zinātniekiem bija vajadzīgas šūnas, un dažiem no viņiem bija laiks vai spēja pašiem tās izaudzēt pietiekamā daudzumā. Pētnieki vēlējās vienkārši iegādāties šūnas, tāpēc Rēders un Vincents nolēma izmantot HeLa kā "tramplīnu", lai uzsāktu pirmo rūpniecisko komerciālo šūnu piegādes centru.
Viss sākās ar šūnu rūpnīcu – kā to sauca Rēders. Betesdā, Merilendas štatā, plašas noliktavas vidū, kas kādreiz bija Fritos čipsu rūpnīca, viņš uzcēla ar stiklu norobežotu telpu un uzstādīja kustīgu konveijera lenti ar simtiem iebūvētu mēģeņu statīvu. Ārpus stikla telpas viss bija organizēts gandrīz kā Tuskegee - milzīgas tvertnes ar barotni, tikai lieli izmēri. Kad būri bija gatavi nosūtīšanai, atskanēja skaļš zvans un visi rūpnīcas strādnieki, ieskaitot pasta nodaļas darbiniekus, pārtrauca to, ko viņi dara, kārtīgi nomazgājās sterilizācijas telpā, uzvilka halātu un cepuri un stāvēja rindā pie konveijera lente. Daži aizpildīja caurules, citi aizvākoja ar gumijas aizbāžņiem, aizzīmogoja tos vai ievietoja pārnēsājamā inkubatorā, kur tos uzglabāja līdz iesaiņošanai nosūtīšanai.
Microbiological Associates lielāko klientu vidū ir tādas laboratorijas kā Nacionālais institūts veselības aprūpē, viņi saskaņā ar noteiktu grafiku nepārtraukti pasūtīja miljoniem HeLa šūnu. Tomēr zinātnieki jebkurā vietā pasaulē varētu veikt pasūtījumu, samaksāt mazāk nekā piecdesmit dolārus, un Microbiological Associates nekavējoties nosūtītu viņiem HeLa šūnu flakonus. Lasītājs noslēdza līgumu ar vairākiem lielākās aviokompānijas, un tāpēc neatkarīgi no tā, no kurienes nāca pasūtījums, kurjers nosūtīja šūnas nākamajā reisā, tās tika paņemtas lidostā un ar taksometru nogādātas laboratorijās. Tā soli pa solim radās daudzus miljardu dolāru vērta cilvēku biomateriālu tirdzniecības nozare.
Henrietas šūnas nevarēja atjaunot sieviešu kakliem jaunību, bet gan kosmētiskās un farmācijas uzņēmumi Eiropa un ASV sāka tos izmantot laboratorijas dzīvnieku vietā, lai pārbaudītu jaunus produktus un zāles, kas izraisīja šūnu iznīcināšanu vai bojājumus. Zinātnieki pārgrieza HeLa šūnas uz pusēm un pierādīja, ka šūnas spēj dzīvot pēc kodola izņemšanas, tās izmantoja, lai izstrādātu metodes, kā šūnā ievadīt vielas, to nenogalinot. HeLa ir izmantots, lai izprastu steroīdu, ķīmijterapijas zāļu, hormonu, vitamīnu un vides stresa ietekmi; viņi bija inficēti ar tuberkulozi, salmonellu un baktērijām, kas izraisa vaginītu.
1953. gadā pēc ASV valdības lūguma Gajs paņēma sev līdzi Henrietas kameras Tālajos Austrumos pētīt hemorāģisko drudzi, kas nogalināja Amerikāņu karavīri. Viņš injicēja HeLa žurkām un redzēja, vai tās nesaslimst ar vēzi. Tomēr lielākoties viņš mēģināja pāriet no HeLa uz normālu un vēža šūnu audzēšanu no tā paša pacienta, lai tās salīdzinātu. Viņš nevarēja izvairīties no šķietami bezgalīgiem citu zinātnieku jautājumiem par HeLa un šūnu kultūru. Katru nedēļu zinātnieki atkārtoti apmeklēja viņa laboratoriju ar lūgumiem iemācīt viņiem tehniku, un viņam bieži nācās ceļot pa pasauli, palīdzot izveidot darbu pie šūnu reprodukcijas.
Daudzi Gaja kolēģi uzstāja, ka viņš publicē savu pētījumu un saņem pelnīto atzinību, taču viņš vienmēr aizbildinājās ar aizņemtību. Viņš visu nakti strādāja mājās. Viņš kavēja dotāciju dokumentu sagatavošanas termiņus, bieži vien bija mēneši, lai atbildētu uz vēstulēm, un savulaik trīs mēnešus pavadīja, maksājot algu mirušam darbiniekam, pirms kāds to pamanīja. Mērija un Mārgareta jau gadu mocījās, lai Džordžs kaut ko publicētu par HeLa audzēšanu; viņš beidzot uzrakstīja īsu rindkopu konferencei. Pēc tam pati Mārgareta viņa vietā rakstīja par viņa darbu un meklēja publikāciju.
Līdz 1950. gadu vidum daudzi zinātnieki strādāja ar šūnu kultūrām, un Gajs bija noguris. Viņš rakstīja draugiem un kolēģiem: "Kādam vajadzētu izdomāt veidu, kā nosaukt to, kas notiek tagad, sakiet: "Pasaule ir kļuvusi traka ar šo audu augšanu un tā iespējām." Es ceru, ka vismaz daļa no šīs audu kultūras pļāpāšanas ir pamatota un ka cilvēki no tā gūst labumu... un es patiešām vēlos, lai ažiotāža nedaudz norimst..."
Gaju kaitināja ažiotāža ap HeLa. Galu galā bija arī citas šūnas, tostarp tās, kuras viņš audzēja pats: A.Fi. un D-1 Re, kas nosaukti to pacientu vārdā, no kuriem tika savākts sākotnējais paraugs. Gajs tās visu laiku piedāvāja zinātniekiem, taču šīs šūnas bija grūtāk audzēt, un tāpēc tās nekad nebija tik populāras kā Henrietas šūnas. Gajs vairs neizplatīja HeLa, jo uzņēmumi pārņēma uzdevumu, taču viņam nepatika, ka HeLa audzēšana bija pilnībā ārpus viņa kontroles.
Kopš Tuskegee ražotnes atvēršanas Gajs ir sūtījis vēstules zinātniekiem, cenšoties ierobežot HeLa šūnu izmantošanu. Reiz viņš sūdzējās vēstulē savam vecajam draugam Čārlzam Pomeratam, ka visi apkārtējie, tostarp Pomerata laboratorijas locekļi, izmanto HeLa, lai veiktu pētījumus, ko Gajs ir "spējīgāks paveikt", un jau bija paveicis daļu no tā, bet vēl nebija. publicēja rezultātus.. Poumret atbildē rakstīja:
Kas attiecas uz jūsu... noraidošo attieksmi pret plaši izplatīto HeLa celma pētījumu, es nesaprotu, kā jūs varat cerēt, ka tas palēnināsies, jo jūs pats esat izplatījis šo celmu tik plaši, ka tagad to var iegādāties par naudu. Tas ir gandrīz tas pats, kas lūgt cilvēkus neveikt eksperimentus ar zelta kāmjiem!.. Saprotu, ka tikai pateicoties jūsu laipnībai, HeLa šūnas kļuva publiski pieejamas. Tāpēc, kāpēc patiesībā tagad jūs domājat, ka katrs vēlas sev kādu gabalu paķert?
Poumrat uzskatīja, ka Gajam vajadzēja pabeigt savu HeLa pētījumu pirms "atlaišanas plašai sabiedrībai, jo pēc tam, kad šī kultūra kļūst par vispārēju zinātnisku īpašumu.
Tomēr Gajs to nedarīja. Tiklīdz HeLa šūnas kļuva par "universālu zinātnisku īpašumu", cilvēki sāka interesēties, kas ir viņu donors.
MASKAVA, 7. augusts – RIA Novosti."Nemirstīgo" HeLa vēža šūnu genoma atšifrēšana, ko pētnieki izmanto, lai pētītu dažādas slimības un pārbaudītu zāles, izraisīja skandālu, kad pētnieki publicēja dekodēšanu publiskajā telpā, teikts žurnālā Nature publicētajā rakstā. .
Šis stāsts var novest pie izmaiņām Amerikas likumdošanā un padarīt stingrākus nosacījumus cilvēka bioloģisko audu izmantošanai zinātniskos pētījumos, uzskata publikācijas autori.
Nemirstīgās šūnas
1951. gadā Džona Hopkinsa slimnīcas ārsti Baltimorā, Merilendas štatā, ASV, paņēma audzēja paraugu no afroamerikānietes Henrietas Laksas, kura cieš no dzemdes kakla vēža. Lacks nomira no vēža, un viņas šūnas radīja pirmo "nemirstīgo" cilvēka šūnu līniju, kas pazīstama kā HeLa. Līdz tam visi mēģinājumi audzēt cilvēka šūnas kultūrā beidzās ar viņu nāvi, bet HeLa turpina dzīvot līdz šai dienai.
Šīs šūnas kļuva par "pārbaudes vietu" daudziem pētījumiem visā pasaulē, kas sākās ar poliomielīta vakcīnas testēšanu. Ar viņu palīdzību tiek pētīts vēzis, AIDS un daudzas citas slimības, kā arī radiācijas un toksisko vielu ietekme uz cilvēka šūnām. 1960. gadā ar padomju satelītu HeLa startēja kosmosā. Tagad tos var pieminēt aptuveni 74 tūkstošos zinātnisko rakstu.
Hela genoma dekodēšana
2013. gadā divas zinātnieku grupas atšifrēja “nemirstīgo” šūnu genomu. Pirmo reizi to izdarīja vācu pētnieki Larsa Šteinmeca vadībā no Eiropas Molekulārās bioloģijas laboratorijas Heidelbergā (Vācija). Pēc datu analīzes viņi atklāja, ka HeLa genoms ievērojami atšķiras no parasto cilvēka šūnu genoma: tajās ir daudz mutāciju, papildu gēnu kopijas un pārkārtojumi. Tas daļēji izskaidrojams ar to, ka HeLa šūnas ir vēža šūnas, un dažas izmaiņas ir uzkrājušās gadiem ilgi, kultivējot laboratorijas apstākļos.
ASV Augstākā tiesa ir aizliegusi patentēt cilvēka genomuDabā sastopamā DNS ir "dabas produkts, un to nevar patentēt, jo tā ir izolēta", norādīja tiesa.Pēc tam zinātniskā grupa no Vašingtonas universitātes Sietlā (ASV) Džeja Šendūra vadībā arī atšifrēja HeLa genomu un atrada iemeslu, kāpēc Laksam attīstījās vēzis. Viņi pētīja cilvēka papilomas vīrusa gēnu iekļaušanu HeLa genomā. Šis vīruss pats satur gēnu kopumu, kas veicina vēža attīstību, turklāt tas ir iestrādāts blakus onkogēnam, kura mutācijas izraisa vēža audzēju attīstību. Zinātnieki uzskata, ka papilomas vīrusa gēnu tuvums onkogēnam bija iemesls, kāpēc Laksam attīstījās ļoti agresīva vēža forma.
"Tas, iespējams, ir sliktākais scenārijs, kā papilomas vīruss varēja iekļūt viņas genomā," skaidro pētījuma līdzautors Endrjū Adejs no Vašingtonas universitātes.
Izpēte bez atļaujas
20. gadsimta vidū zinātniekiem nebija vajadzīga Henrietas vai viņas radinieku atļauja izmantot šūnas pētījumos. Tāpēc ilgu laiku Laksu ģimenes locekļiem nebija aizdomas par Henrietas šūnu lomu zinātnes attīstībā. Taču, uzzinot par HeLa šūnu izmantošanu pētījumos, viņas tuvinieki bija sašutuši, ka tas viss notiek viņiem nezinot.
Šī tēma saņēma jaunu attīstības kārtu 2012. gada martā, kad Steinmetz un viņa kolēģi ievietoja HeLa šūnu genoma transkriptu zinātnieku aprindām pieejamās datubāzēs.
Parasto cilvēku genomu atšifrēšanas rezultātus nevar publicēt kopā ar viņu personas datiem. Bet HeLa gadījumā zinātnieki nepārkāpa nekādus likumus un nesaskatīja tajā neko nosodāmu: šīs šūnas jau sen ir kļuvušas par kopīgu pētījumu objektu. Tomēr Lacku ģimene bija sašutusi. Lai gan HeLa šūnas atšķiras no veselām cilvēka šūnām, tās var atklāt dažas no ģimenes iedzimtajām iezīmēm. Genoma secība tika noņemta no datu bāzēm, taču tas neatrisināja problēmu.
Šendura grupas veiktā HeLa šūnu genoma pētījuma rezultāti tika pieņemti publicēšanai žurnālā Nature. Tas nozīmē obligātu pētījumu datu publicēšanu. HeLa genoma dekodēšanas konfidencialitātes problēma atkal ir kļuvusi aktuāla.
Lai rastu izeju no šīs situācijas, ASV Nacionālo veselības institūtu direktors Frensiss Kolinss un direktora vietniece Keitija Hadsone tikās ar Laksu ģimenes pārstāvjiem. Kopā viņi nolēma publicēt HeLa genoma transkriptu, ierobežojot piekļuvi tam. Zinātniekiem, kuri vēlas redzēt šos datus, būs jāsazinās ar Nacionālajiem veselības institūtiem, kur viņu pieprasījums tiks izskatīts, tostarp Laksu ģimenes pārstāvjiem. Tādā veidā Laxes zinās, kas un kādiem nolūkiem izmanto šos datus, un varēs noteikt to izmantošanas nosacījumus. Šendura pētījums bija pirmais, kas tika publicēts ar Laxes piekrišanu.
Protams, joprojām ir iespējams rekonstruēt HeLa genomu, izmantojot datus, kas publicēti šūnu pētījumos, vai arī tos vēlreiz atšifrēt un ievietot internetā. ASV Nacionālie veselības institūti nespēs ietekmēt tos pētniekus, kuru darbu tas nefinansē, institūta vadītāji raksta tajā pašā Nature numurā, kur publicēts Šendura pētījums. Tomēr viņi aicināja zinātnieku aprindas ievērot Laksu ģimenes tiesības.
Izmaiņas likumdošanā
Šis gadījums ir unikāls, uzsver Nacionālo veselības institūtu vadība, un tāpēc tiek izskatīts individuāli. Tomēr tas pievērsa sabiedrības uzmanību apstākļiem, kādos bioloģiskos paraugus izmanto zinātniskajos pētījumos.
Pašreizējie ASV likumi ļauj iegūt pilnīgu personas genoma atšifrējumu no šāda parauga bez viņa ziņas. Vienīgais ierobežojums ir tas, ka paraugam jābūt anonīmam. Taču datorizētās datu apstrādes laikmetā šāda aizsardzība ir ļoti nosacīta, atzīst Nacionālo veselības institūtu vadība.
"Turklāt attiecības starp zinātniekiem un pētījuma dalībniekiem attīstās: lūdzot atļauju, tiek uzsvērts, ka dalībnieki ir (zinātnieku) partneri, nevis tikai pētījuma priekšmets," raksta Kolinss un Hadsons.
Tagad Nacionālo veselības institūtu vadība gatavo priekšlikumus grozījumiem Amerikas likumos. Ja šīs izmaiņas tiks pieņemtas, zinātniekiem būs jāsaņem atļauja no bioloģisko audu “donoriem” materiāla izmantošanai neatkarīgi no pētījuma anonimitātes.
Biomedicīnas pētījumos un jaunu ārstēšanas metožu izstrādē bieži tiek izmantotas laboratorijā audzētas cilvēka šūnu kultūras. Starp daudzajām šūnu līnijām viena no slavenākajām ir HeLa - dzemdes endotēlija šūnas. Šīs šūnas, imitējot vienkāršotu "cilvēku" iekšā laboratorijas pētījumi, ir “mūžīgi” - tos var sadalīt bezgalīgi, izturēt saldētavā gadu desmitiem un sadalīt daļās dažādās proporcijās. Uz to virsmas tiem ir diezgan universāls receptoru komplekts, kas ļauj tos izmantot dažādu citokīnu darbības pētīšanai; tie ir ļoti nepretenciozi audzēšanā; Viņi ļoti labi panes saldēšanu un konservēšanu. Šīs šūnas pilnīgi negaidīti atrada ceļu lielajā zinātnē. Tie tika paņemti no sievietes vārdā Henrieta Laksa, kura neilgi pēc tam nomira. Apskatīsim visu stāstu tuvāk.
Henrieta Laksa
1. attēls. Henrietta Lacks ar vīru Deividu.
Henrieta Laksa bija skaista melnādaina amerikāniete. Viņa dzīvoja mazajā Tērneres pilsētiņā Virdžīnijas dienvidos kopā ar vīru un pieciem bērniem. 1951. gada 1. februārī Henrieta Laksa devās uz Džona Hopkinsa slimnīcu, jo viņu uztrauca dīvaini izdalījumi, ko viņa periodiski atklāja uz viņas apakšveļas. Medicīniskā diagnoze bija šausmīga un nežēlīga – dzemdes kakla vēzis. Astoņus mēnešus vēlāk, neskatoties uz operāciju un starojuma iedarbība, viņa nomira. Viņai bija 31 gads.
Kamēr Henrieta atradās Hopkinsā, ārstējošais ārsts nosūtīja viņas audzēju (dzemdes kakla biopsiju) analīzei Džordžam Gejam ( Džordžs Gejs) - Hopkinsa slimnīcas audu šūnu izpētes laboratorijas vadītājs. Atcerēsimies, ka tolaik šūnu kultivēšana ārpus ķermeņa bija tikai sākumstadijā, un galvenā problēma bija iepriekš noteikta šūnu nāve – pēc noteikta dalīšanās skaita nomira visa šūnu līnija.
Izrādījās, ka šūnas ar nosaukumu "HeLa" (Henrietas Laksas vārda un uzvārda saīsinājums) vairojās divreiz ātrāk nekā šūnas no normāliem audiem. Tas nekad agrāk nav noticis ar citām šūnām. in vitro. Turklāt transformācija padarīja šīs šūnas nemirstīgas - to augšanas nomākšanas programma tika izslēgta pēc noteikta skaita dalīšanas. Tas pavēra vēl nepieredzētas perspektīvas bioloģijā.
Patiešām, nekad agrāk pētnieki nebija varējuši uzskatīt rezultātus, kas iegūti ar šūnu kultūrām, tik ticami: iepriekš visi eksperimenti tika veikti ar neviendabīgām šūnu līnijām, kuras galu galā nomira - dažreiz pirms rezultātu iegūšanas. Un tad zinātnieki saņēma pirmo stabilu un vienmērīgu mūžīgs(!) šūnu līnija, kas diezgan adekvāti imitē organisma būtību. Un, kad tika atklāts, ka HeLa šūnas var izdzīvot pat pēc pasta sūtīšanas, Gejs nosūtīja tās saviem kolēģiem visā valstī. Ļoti drīz pieprasījums pēc HeLa šūnām pieauga, un tās tika atkārtotas laboratorijās visā pasaulē. Viņi kļuva par pirmo "veidnes" šūnu līniju.
Sagadījās, ka Henrieta nomira tajā pašā dienā, kad Džordžs Gejs nostājās televīzijas kameru priekšā, turot rokās mēģeni ar šūnām, un paziņoja, ka medicīnas pētījumos ir sācies jauns laikmets – jaunu perspektīvu laikmets. zāļu meklēšana un dzīves izpēte.
Kāpēc viņas šūnas ir tik svarīgas?
Un viņam bija taisnība. Šūnu līnija, kas ir identiska visās laboratorijās visā pasaulē, ļāva ātri iegūt un neatkarīgi apstiprināt arvien jaunus datus. Varam droši teikt, ka molekulārās bioloģijas milzu lēciens pagājušā gadsimta beigās bija saistīts ar spēju kultivēt šūnas in vitro. Henrietas Laksas šūnas bija pirmās nemirstīgās cilvēka šūnas, kas jebkad tika audzētas mākslīgā barotnē. HeLa ir iemācījis zinātniekiem kultivēt simtiem citu vēža šūnu līniju. Un, lai gan apstākļi nepārveidotu šūnu kultivēšanai vēl nav atrasti, vēža šūnas lielākoties ir piemērots modelis, lai atrastu atbildes uz zinātnieku un ārstu uzdotajiem jautājumiem.
Bez HeLa šūnām Jonasa Salka radītās poliomielīta vakcīnas izstrāde nebūtu bijusi iespējama. Jonass Salks). Starp citu, Salks bija tik pārliecināts par iegūtās vakcīnas (novājināta poliomielīta vīrusa) drošību, ka, lai pierādītu savu zāļu uzticamību, viņš vispirms injicēja vakcīnu sev, savai sievai un trim bērniem.
Kopš Henrietas Laksas nāves viņas audzēja šūnas ir nepārtraukti izmantotas tādu slimību pētīšanai kā vēzis, AIDS, radiācijas un toksisko vielu ietekmes izpēte, ģenētisko karšu sastādīšana un milzīgs skaits citu zinātnisku uzdevumu. Biomedicīnas pasaulē HeLa šūnas ir kļuvušas tikpat slavenas kā laboratorijas žurkas un Petri trauciņi. 1960. gada decembrī HeLa šūnas bija pirmās, kas ar padomju satelītu lidoja kosmosā. Starp citu, pat šodien padomju ģenētiķu kosmosā veikto eksperimentu apjoms ir pārsteidzošs (sk. sānjoslu).
Rezultāti parādīja, ka HeLa labi darbojas ne tikai sauszemes apstākļos, bet arī nulles gravitācijas apstākļos. Kopš tā laika HeLa ir izmantota klonēšanai (uz HeLa tika veikti sākotnējie kodolpārneses eksperimenti pirms slavenās aitas Dollijas klonēšanas), un ģenētisko karšu sastādīšanai, mākslīgās apsēklošanas pārbaudei un tūkstošiem citu pētījumu (skat. 2. attēlu). .
Kosmosa ģenētika PSRS
Uz trešā kosmosa kuģa-satelīta (1960. gada 1. decembrī) lidojumā devās vēl vairāk dzīvo objektu: divi suņi - Bite un Muška, divi jūrascūciņas, divas baltas laboratorijas žurkas, 14 melnas peles no C57 līnijas, septiņas hibrīdpeles no SBA un C57 pelēm un piecas ārpusšķirnes baltas peles. Tur tika ievietotas arī sešas kolbas ar ļoti mainīgu un septiņas kolbas ar zemu mainīgām Drosophila līnijām, kā arī sešas kolbas ar hibrīdiem. Turklāt divas kolbas ar mušām tika pārklātas ar papildu aizsardzību - svina slāni 5 g/cm 2 biezumā. Turklāt kuģī bija zirņu, kviešu, kukurūzas, griķu un fava pupiņu sēklas. Speciālā paplātē lidoja sīpolu un nigellu stādi. Uz kuģa atradās vairākas mēģenes ar aktinomicetiem, ampulas ar cilvēka audu kultūru termostatā un ārpus tā un sešas mēģenes ar hlorellu šķidrā vidē. Ebonīta kasetnēs bija noslēgtas ampulas ar Escherichia coli baktēriju kultūru un divām fāgu šķirnēm - T3 un T4. Īpašajās ierīcēs bija HeLa šūnu kultūra, cilvēka plaušu augļa audi, fibroblasti, trušu kaulu smadzeņu šūnas un konteiners ar varžu olām un spermu. Tika ievietoti arī dažādu celmu tabakas mozaīkas vīrusi un gripas vīruss.
No N. Delaunay raksta “Kosmosa ģenētikas izcelsmē” (“Zinātne un dzīve”, 2008. g. 4. nr.).
Papildus zinātnei...
3. attēls. HeLa šūnas zem skenējošā mikroskopa viltus krāsās.
Stīvs Gšmeisners/Zinātnes fotoattēlu bibliotēka
Pašas Henrietas Laksas identitāte ilgu laiku netika reklamēta. Dr Geja, protams, zināja par HeLa šūnu izcelsmi, taču viņš uzskatīja, ka konfidencialitāte šajā jautājumā ir prioritāte, un ilgus gadus Laksu ģimene nezināja, ka tieši viņas šūnas kļuva slavenas visā pasaulē. Pēc doktora Geja nāves 1970. gadā noslēpums tika atklāts. Tas notika šādi. Atcerēsimies, ka sterilitātes un tehnikas standarti darbam ar šūnu līnijām tikai parādījās, un dažas kļūdas parādījās tikai gadus vēlāk. Tātad attiecībā uz HeLa šūnām – pēc 25 gadiem zinātnieki atklāja, ka daudzas šūnu kultūras, kuru izcelsme ir cita veida audos, tostarp krūts un prostatas šūnas, tika inficētas ar agresīvākām un izturīgākām HeLa šūnām. Izrādījās, ka HeLa var ceļot ar putekļu daļiņām gaisā vai uz nepietiekami mazgātām rokām un iesakņoties citu šūnu kultūrās. Tas izraisīja lielu skandālu. Cerot atrisināt problēmu, izmantojot genotipēšanu (genoma sekvencēšana, atcerieties, vēl nebija izgudrota), viena zinātnieku grupa izsekoja Henrietas radiniekus un lūdza ģimenes DNS paraugus, lai izveidotu gēnu karti. Tādējādi noslēpums kļuva skaidrs.
Starp citu, šobrīd amerikāņus vairāk satrauc fakts, ka Henrietas ģimene nav saņēmusi kompensāciju par HeLa šūnu izmantošanu bez donora piekrišanas. Turklāt līdz pat šai dienai ģimene nedzīvo pārāk labā labklājībā, un finansiālā palīdzība būtu ļoti noderīga. Taču visi lūgumi sitās pret sienu – ilgi nav respondentu, un Medicīnas akadēmija un citas zinātniskās struktūras nevēlas turpināt sarunu...
Īsta nemirstība?
Ļaundabīgais audzējs, kas nogalināja Henrietu, padarīja viņas šūnas potenciāli nemirstīgas. Vai šī sieviete gribēja nemirstību? Un vai viņa to saņēma? Ja salīdzina šī raksta pirmo un pēdējo fotogrāfiju, rodas sajūta, kā zinātniskās fantastikas romānā - dzīva cilvēka daļiņa, mākslīgi pavairota, iztur miljoniem pārbaudījumu, “izgaršo” visas zāles, pirms nonāk līdz galam. aptieka, ir aizkaitināta līdz pēdējam, un visā pasaulē ir fundamentāli molekulārie biologi...
Protams, tam visam nav nekāda sakara ar “dzīvi pēc dzīves”. Mēs nepieņemam, ka HeLa šūnās visu gadu zem laboratoriju laminārajām grīdām spīdzinājuši negausīgi maģistrantūras studenti, ir vismaz kāds gabaliņš no nelaimīgās jaunās sievietes dvēseles. Tomēr es vēlos godināt šīs sievietes piemiņu, jo viņas piespiedu darbs medicīnā ir nenovērtējams - atstātās šūnas ir izglābušas un turpina glābt vairāk dzīvību, nekā to spēj paveikt jebkurš ārsts.
Literatūra
- Zielinskis S. (2010). Henrietas Laksas “nemirstīgās” šūnas. Smitsona žurnāls;
- Smits V. (2002). Brīnišķīga sieviete. Baltimoras pilsētas papīrs.
Viens no pārsteidzošākajiem un svarīgiem notikumiem Visā medicīnas un mikrobioloģijas vēsturē var pamatoti apsvērt šķietami nenozīmīgās afroamerikānietes Henrietas Laksas dzīvi un nāvi. Viņa dzimusi ASV 1920. gadā liela ģimene, drīz viņas māte nomira, un viņu kopā ar deviņiem brāļiem un māsām audzināja viens tēvs, kurš pārcēla ģimeni dzīvot pie saviem radiniekiem.
Henrieta pirmo reizi kļuva par māmiņu 12 gadu vecumā un dzemdēja pirmo, kā arī nākamos četrus bērnus no savas brālēns. 14 gadu vecumā viņa apprecējās ar viņu, viņam jau bija divi bērni, un nākamos piecpadsmit gadus viņa dzīvoja pilnīgi parastu dzīvi, protams, pielāgota tolaik diezgan sarežģītajai afroamerikāņu situācijai Amerikā. Šajā laikā viņai piedzima vēl trīs bērni, taču 30 gadu vecumā viņa pamanīja sistemātiskus izdalījumus uz apakšveļas, ar ko viņa devās uz Džona Hopkinsa slimnīcu.
HeLa šūnu izpēte
Pētījuma rezultātā izrādījās, ka Henrietai attīstījies dzemdes kakla vēzis, ko pastiprināja papilomas vīruss. Nav pārsteidzoši, ka, neskatoties uz visu ierosināto ārstēšanu, Henrieta nomira 8 mēnešus vēlāk. Tomēr viņas stāsts ar to nebeidzās, gluži pretēji. Fakts ir tāds, ka laikā, kad Henrieta vēl bija dzīva, viņas ārstējošais ārsts iedeva dažas no viņas vēža audzēja šūnām vietējā audu šūnu izpētes nodaļas vadītājam Džordžam Gajam. Un tieši viņš atzīmēja Henrietas šūnu unikālo dabu, jo patiesībā tās bija nemirstīgas.
Fakts ir tāds, ka parastajām cilvēka ķermeņa un citu dzīvo organismu šūnām ir noteikts ierobežots sadalījumu skaits, tā sauktā Heiflika robeža. Tas ir saistīts ar faktu, ka dalīšanās procesā telomēri šūnu hromosomu galos pastāvīgi samazinās, līdz šūna pilnībā zaudē spēju dalīties. Dalījumu skaita ierobežojums ir atšķirīgs, taču lielākajai daļai šūnu cilvēka ķermenis maksimums ir 52 divīzijas.
Tajā pašā laikā Henrietas Laksas šūnām nebija Heiflika ierobežojumu, un tās varēja bezgalīgi sadalīties barības vielu šķīdumā. Patiesībā tas notiek tāpēc, vēža audzēji Diezgan bieži augšanas laikā tiek ražota telomerāze, īpašs enzīms, kas ļauj telomēriem pastāvīgi saglabāt sākotnējo izmēru un nesamazināties. Turklāt Henrietas šūnām bija lieliska pielāgošanās spēja gandrīz jebkurai videi un dalījās daudz ātrāk nekā lielākā daļa vēža šūnu. Ir arī vērts atzīmēt, ka vēža šūnām, kuras vēlāk nosauca par HeLa (donora vārda saīsinājums), ir neparasts kariotips un ja šūnām parasts cilvēks satur 46 hromosomas, tad HeLa šūnās šis skaitlis svārstās no 49 līdz 78 hromosomām, kas pats par sevi rada lielu zinātnes interesi.
Izmantojot nemirstīgās šūnas
Saņēmis savā rīcībā šādas unikālas šūnas, Džordžs Gajs ātri saprata to potenciālu un sāka strādāt, lai radītu apstākļus to masveida sadalīšanai un attīstībai. Fakts ir tāds, ka Guy pētniecības nodaļa, tāpat kā daudzi citi zinātniskās institūcijas visā pasaulē vairāk nekā 10 gadus viņi ir aktīvi strādājuši pie vienkārši vajadzīgu šūnu līniju izveides liela summa uzticamu medicīnisko pētījumu veikšanai. Tomēr pirms HeLa šūnu parādīšanās visas pūles bija veltīgas, Heiflika robežu nevarēja pārvarēt, šūnu augšanas process bija ilgs, un to transportēšana kļuva par īstu problēmu. Tajā pašā laikā Henrietas Laksas šūnas ļāva acumirklī veikt īstu izrāvienu medicīnā un mikrobioloģijā, jo zinātnieki visā pasaulē saņēma bezgalīgu daudzumu materiālu, ar kuriem strādāt.
Pirmkārt, šīs šūnas ļāva izveidot vakcīnu pret poliomielītu, kas tajā laikā plosījās Amerikā. Laikā, kad parādījās HeLa šūnas, pret to vakcīnu jau bija izstrādājis Jonass Salks, taču bez daudziem pētījumiem viņš to vienkārši nevarēja izmantot dzīviem cilvēkiem. Tā kā HeLa šūnas izrādījās daudz jutīgākas pret poliomielīta vīrusu, jautājums par piemērotu materiālu tika pilnībā atrisināts.
Protams, nepieciešamība pēc liela apjoma izpētes materiālu pamudināja Gaju risināt šo šūnu masveida ražošanas un transportēšanas problēmas. Kā drīz kļuva skaidrs, HeLa šūnas izrādījās ļoti nepretenciozas savai videi. Ja parastās šūnas var augt tikai barības šķīduma un gaisa barotnes krustpunktā, veidojot plēvīti, tad HeLa šūnas viegli attīstījās jebkurā barības barotnes tilpumā, padarot to ražošanu daudzkārt lētāku. Turklāt pēc vairākiem izmēģinājumiem un mēģinājumiem izrādījās, ka šādu šūnu transportēšana nav liela problēma, jo tās izrādījās daudz izturīgākas un imūnas pret dažādām temperatūrām un citām ārējais faktors. Rezultātā HeLa šūnas sāka transportēt pa pastu, savukārt iepriekš parastās šūnas tika transportētas uz īpaši nosacījumi lidmašīnās, jo laika faktoram bija ļoti liela nozīme.
HeLa šūnas pastāv un tiek izmantotas arī mūsdienās, taču, tā kā tās tika sadalītas daudzas reizes, ir vairākas filiāles ar dažādas īpašības un funkcijas. Šīs šūnas tika izmantotas vēža, AIDS, desmitiem vīrusu slimību pētīšanai, tika izmantotas kodolbumbas izmēģināšanā, tās vairākas reizes apmeklēja kosmosu, tika inokulētas ar dzīvo būtņu un augu gēniem, ar tām inficēja citas šūnas un viņi darīja daudzas citas svarīgas lietas.
Turklāt viņi pat gribēja izolēt pašu Henrietu, proti, unikālās šūnas, kā atsevišķu un pilnīgi jaunu bioloģisku sugu nenormālā hromosomu skaita dēļ. Un, lai gan šī iniciatīva nav oficiāli īstenota, daudzi pētnieki ievēro ideju par HeLa šūnu pilnīgi unikālo dabu. Tajā pašā laikā donore Henrieta ļoti ilgu laiku palika ēnā. Viņa nomira 1951. gadā, un viņas ārsts uzskatīja par medicīniskās konfidencialitātes pārkāpumu pastāstīt ģimenei par viņas šūnu pētījumiem. Patiesība viņiem atklājās daudz vēlāk, kad pētniekiem vajadzēja izpētīt visus ģimenes locekļus, un viņi ilgus gadus veltīgi mēģināja iegūt vismaz naudu par pētījumiem, kas veikti viņu mātes šūnās.
Notiek ielāde...