Генриетта лакс и ее бессмертные клетки. Первый и единственный бессмертный человек Гела раковые клетки

МОСКВА, 7 авг — РИА Новости. Расшифровка генома "бессмертных" раковых клеток HeLa, которые исследователи используют для изучения множества заболений и тестирования лекарств, вызвала скандал, когда исследовали выложили расшифровку в открытый доступ, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature .

Эта история может привести к изменениям в американском законодательстве и сделать условия использования биологических тканей человека в научных исследованиях более строгими, полагают авторы публикации.

Бессмертные клетки

В 1951 году медики из больницы Джона Хопкинса в Балтиморе (штат Мэриленд, США) взяли образец опухоли у Генриетты Лакс (Henrietta Lacks) — афроамериканки, страдавшей раком шейки матки. Лакс умерла от рака, а ее клетки дали начало первой "бессмертной" линии человеческих клеток, известной как HeLa. До тех пор все попытки вырастить человеческие клетки в культуре заканчивались их гибелью, а HeLa продолжают жить по сей день.

Эти клетки стали "полигоном" для многочисленных исследований по всему миру, которые начались с испытания вакцины от полиомелита. С их помощью изучают рак, СПИД и множество других болезней, а также воздействие радиации и токсичных веществ на человеческие клетки. В 1960 году HeLa отправились в космос на советском спутнике. Сейчас упоминание о них можно найти в примерно 74 тысячах научных статей.

Расшифровка генома Hela

В 2013 году две группы ученых расшифровали геном "бессмертных" клеток. Сначала это сделали немецкие исследователи под руководством Ларса Штайнмеца (Lars Steinmetz) из Европейской лаборатории молекулярной биологии в Гейдельберге (Германия). Проанализировав полученные данные, они обнаружили, что геном HeLa существенно отличается от генома обычных человеческих клеток: в них много мутаций, лишних копий генов и перестановок. Отчасти это объясняется тем, что клетки HeLa — раковые, а часть изменений накопилась за годы культивирования в лабораторных условиях.

Затем научная группа из Университета Вашингтона в Сиэттле (США) под руководством Джея Шендура (Jay Shendure) также составила расшифровку генома HeLa и нашла причину, по которой у Лакс развился рак. Они изучили включения генов папилломавируса человека в геном HeLa. Этот вирус и сам несет набор генов, способствующих развитию рака, кроме того, он встроился рядом с онкогеном, мутации в котором приводят к развитию раковых опухолей. Ученые полагают, что близость генов папилломавируса к онкогену была причиной развития у Лакс очень агрессивной формы рака.

"Это, наверное, самый худший вариант того, как папилломавирус мог встроиться в ее геном", — пояснил один из авторов исследования Эндрю Эдей (Andrew Adey) из Университета Вашингтона.

Исследования без разрешения

В середине XX века ученым не требовалось разрешение самой Генриетты или ее родственников на использование клеток в исследованиях. Поэтому долгое время члены семьи Лакс не подозревали, какую роль сыграли клетки Генриетты в развитии науки. Однако узнав об использовании клеток HeLa в исследованиях, ее родственники были возмущены тем, что все это происходило без их ведома.

Новый виток развития тема получила в марте 2012 года, когда Штайнмец и его коллеги выложили расшифровку генома клеток HeLa в базы данных, доступные научному сообществу.

Результаты расшифровки геномов обычных людей нельзя публиковать вместе с их личными данными. Но в случае HeLa ученые не нарушили никаких законов и не увидели в этом ничего предосудительного: эти клетки давно стали привычным объектом исследований. Однако семья Лакс была возмущена. Несмотря на отличия HeLa от здоровых человеческих клеток, они могут выявить некоторые наследственные черты семьи. Расшифровка генома была удалена из баз данных, однако это не решило проблему.

Результаты исследования генома клеток HeLa, проведенные группой Шендура, были приняты к печати в журнале Nature. Это подразумевает обязательную публикацию данных исследования. Проблема конфиденциальности расшифровки генома HeLa снова стала актуальной.

Чтобы найти выход из этой ситуации, Фрэнсис Коллинз (Francis Collins), директор, и Кэти Хадсон (Kathy Hudson), замдиректора Национального института здоровья США встретились с представителями семьи Лакс. Вместе они решили опубликовать расшифровку генома HeLa, ограничив к ней доступ. Ученые, которые захотят ознакомится с этими данными, должны будут обратиться в Национальный институт здоровья, где их запрос будут рассматривать, в том числе, представители семьи Лакс. Таким образом Лаксы будут знать, кто и для каких целей использует эти данные, и смогут определять условия их использования. Исследование Шендура стало первым, которое опубликовано с согласия Лаксов.

Конечно, остается возможность восстановить геном HeLa по данным, опубликованным за годы исследования клеток, или расшифровать его заново и снова выложить в интернет. Национальный институт здоровья США не сможет повлиять на тех исследователей, работу которых он не финансирует, пишут руководители института в том же выпуске Nature, где опубликовано исследование Шендура. Однако они призвали научное сообщество уважать права семьи Лакс.

Изменения в законодательстве

Этот случай — уникальный, подчеркивает руководство Национального института здоровья, и поэтому рассматривается в индивидуальном порядке. Однако он привлек внимание общественности к условиям использования биологических образцов в научных исследованиях.

Действующие законы США оставляют возможность получить на основании такого образца полную расшифровку генома человека без его ведома. Единственное ограничение — образец должен быть анонимным. Однако в век компьютерной обработки данных такая защита весьма условна, признает руководство Национального института здоровья.

"Кроме того, взаимоотношения между учеными и участниками исследований развиваются: запрос разрешения подчеркивает, что участники — это партнеры (ученых), а не просто предмет изучения", — пишут Коллинз и Хадсон.

Сейчас руководство Национального института здоровья готовит предложения поправок в американские законы. Если эти изменения будут приняты, ученым придется получать у "доноров" биологических тканей разрешение на использование материала вне зависимости от анонимности исследования.

В биомедицинских исследованиях и при разработке новых видов лечения часто используют выращенные в лаборатории культуры человеческих клеток. Среди множества клеточных линий одной из самых известных является HeLa - клетки эндотелия матки. Эти клетки, имитирующие упрощенного «человека» в лабораторных исследованиях, являются «вечными» - они могут бесконечно делиться, переносить десятки лет в морозилке, могут быть поделены на части в разных пропорциях. На своей поверхности они несут достаточно универсальный набор рецепторов, что позволяет использовать их для исследования действия различных цитокинов; они очень не прихотливы в культивировании; они очень хорошо переносят заморозку и консервацию. В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно. Они были взяты у женщины по имени Генриетта Лакс , которая вскоре после этого умерла. Рассмотрим всю историю подробнее.

Генриетта Лакс

Рисунок 1. Генриетта Лакс с мужем Дэвидом.

Генриетта Лакс была красивой чернокожей американкой. Она жила в небольшом городке Тернер в Южной Вирджинии вместе с мужем и пятью детьми. 1 февраля 1951 года Генриетта Лакс обратилась в госпиталь Джонса Хопкинса - её беспокоили странные выделения, которые она периодически обнаруживала на своём нижнем белье. Медицинский диагноз был страшен и беспощаден - рак шейки матки. Восемь месяцев спустя, несмотря на хирургию и радиационное облучение, она умерла. Ей был 31 год.

Пока Генриетта находилась в госпитале Хопкинса, лечащий врач отправил её опухоль (цервикальная биопсия) на анализ Джорджу Гею (George Gey ) - начальнику лаборатории исследования клеток тканей в госпитале Хопкинса. Напомним, что в то время культивирование клеток вне организма было только на стадии становления, и главной проблемой была предопределённая гибель клеток - после определенного количества делений вся клеточная линия погибала.

Оказалось, что клетки, обозначенные «HeLa» (акроним имени и фамилии Henrietta Lacks), размножались вдвое быстрее клеток из нормальных тканей. Такого прежде не происходило ни с какими другими клетками in vitro . Кроме того, трансформация сделала эти клетки бессмертными - у них отключилась программа подавления роста после определенного количества делений. Это открывало небывалые перспективы в биологии.

Действительно, никогда до этого момента исследователи не могли считать результаты, полученные на клеточных культурах, столь достоверными: раньше все опыты проводились на разнородных клеточных линиях, которые в конце концов погибали - иногда прежде, чем удавалось получить какие-нибудь результаты. И тут ученые получили первую стабильную и даже вечную (!) клеточную линию, достаточно адекватно имитирующую сущность организма. А когда обнаружилось, что клетки HeLa способны пережить даже пересылку по почте, Гей разослал их своим коллегам по всей стране. Очень скоро спрос на клетки HeLa вырос, и их растиражировали в лабораториях по всему миру. Они стали первой «шаблонной» клеточной линией.

Так получилось, что Генриетта умерла именно в тот день, когда Джордж Гей выступал перед телевизионными камерами, держа в руках пробирку с её клетками, и заявил, что началась новая эпоха в медицинских исследованиях - эпоха новых перспектив в поиске лекарств и исследовании жизни.

Почему её клетки так важны?

И он был прав. Линия клеток, идентичная во всех лабораториях мира, позволила быстро получать и независимо подтверждать всё новые и новые данные. Можно смело сказать, что гигантский прыжок молекулярной биологии в конце прошлого века был обусловлен возможностью культивировать клетки in vitro . Клетки Генриетты Лакс стали первыми бессмертными человеческими клетками, которые когда-либо были выращены на искусственной питательной среде. HeLa научили учёных культивировать сотни других линий раковых клеток. И, хотя до сих пор не найдено условий для культивирования нетрансформированных клеток, раковые клетки в большинстве своём являются адекватной моделью для поиска ответов на вопросы, задаваемые учёными и медиками.

Без клеток линии HeLa стала бы невозможной разработка вакцины против полиомиелита, созданной Джонасом Солком (Jonas Salk ). Кстати, Солк был настолько уверен в безопасности полученной вакцины (ослабленного вируса полиомиелита), что в доказательство надёжности своего лекарства сначала вколол вакцину себе, своей жене и троим детям.

С момента смерти Генриетты Лакс клетки её опухоли непрерывно использовалась для исследования таких заболеваний как рак, СПИД, для изучения воздействия радиации и токсичных веществ, составления генетических карт и огромного количества других научных задач. В биомедицинском мире клетки HeLa стали столь же известны, как лабораторные крысы и чашки Петри. В декабре 1960 года клетки HeLa первыми полетели в космос в советском спутнике. Кстати, даже сегодня поражает размах экспериментов, проводимых тогда советскими генетиками в космосе (см. врезку).

Результаты показали, что HeLa хорошо себя чувствуют не только в земных условиях, но и в невесомости. С тех пор HeLa использовали и для клонирования (предварительные опыты по пересадке ядер перед клонированием знаменитой овцы Долли проводились на HeLa), и для составления генетических карт, и для отработки искусственного оплодотворения, и тысяч других исследований (см. рисунок 2).

Космическая генетика в СССР

На третьем космическом корабле-спутнике (01.12.1960 г.) в полёт отправились ещё больше живых объектов: две собаки - Пчёлка и Мушка, две морские свинки, две белые лабораторные крысы, 14 чёрных мышей линии С57, семь мышей-гибридов от мышей СБА и С57 и пять белых беспородных мышей. Там же поместили шесть колб с высокомутабельной и семь колб с низкомутабельной линиями дрозофил, а также шесть колб с гибридами. Кроме того, две колбы с мухами были покрыты дополнительной защитой - слоем свинца толщиной 5 г/см 2 . Помимо этого на корабле находились семена гороха, пшеницы, кукурузы, гречихи, конские бобы. В специальном лотке летали проростки семян лука и нигеллы. На борту корабля имелись несколько пробирок с актиномицетами, ампулы с культурой ткани человека в термостате и вне термостата, шесть пробирок с хлореллой в жидкой среде. В эбонитовых патронах находились запаянные ампулы с бактериальной культурой кишечной палочки и двумя разновидностями фага - Т3 и Т4. В специальных устройствах содержались культура клеток HeLa, лёгочная амниотическая ткань человека, фибробласты, клетки костного мозга кролика, а также контейнер с икрой и спермой лягушки. Были размещены также вирусы табачной мозаики различных штаммов, вирус гриппа.

Из статьи Н. Делоне «У истоков космической генетики » («Наука и Жизнь», № 4, 2008).

Помимо науки...

Рисунок 3. Клетки HeLa под сканирующим микроскопом в псевдоцветах.

Steve Gschmeissner / Science Photo Library

Личность самой Генриетты Лакс долгое время не афишировалась. Доктор Гей, конечно, знал о происхождении клеток HeLa, но он полагал, что конфиденциальность в этом вопросе является приоритетом, и в течение многих лет семья Лакс не знала, что это именно её клетки прославились на весь мир. После смерти доктора Гея в 1970 году тайна раскрылась. Это случилось следующим образом. Напомним, что стандарты стерильности и техники работы с клеточными линиями только зарождались, и некоторые ошибки всплывали только спустя годы. Так и в случае с клетками HeLa - спустя 25 лет учёные выяснили, что множество клеточных культур, происходящих из других типов тканей, включая клетки молочных желез и предстательной железы, оказались заражёнными более агрессивными и живучими клетками HeLa. Оказалось, что HeLa могут перемещаться с частицами пыли в воздухе или на недостаточно тщательно вымытых руках, и приживаться в культурах других клеток. Это вызвало большой скандал. В надежде решить проблему путем генотипирования (секвенирования генома, напомним, тогда ещё не изобрели), одна группа учёных разыскала родственников Генриетты и попросила дать им образцы ДНК семьи для того, чтобы составить карту генов. Таким образом тайное и стало явным.

Кстати, сейчас американцы переживают больше по поводу того, что семья Генриетты так и не получила компенсацию за использование клеток HeLa без согласия донора. Плюс, и по сей день семья живет в не очень-то хорошем достатке, и материальная помощь была бы очень кстати. Но все запросы упираются в глухую стену - ответчиков давно уж нет, а Медицинская академия и другие научные структуры не хотят поддерживать разговор...

Реальное бессмертие?

Злокачественная опухоль, убившая Генриетту, сделала её клетки потенциально бессмертными. Хотела ли эта женщина бессмертия? И получила ли она его? Если сравнить первую и последнюю фотографии этой статьи, возникает ощущение, как в фантастическом романе - часть живого человека, искусственно размноженная, терпит миллионы испытаний, «пробует на вкус» все лекарства перед тем, как они попадут в аптеку, раздраконивается до самых что ни на есть основ молекулярными биологами во всем мире...

Конечно, всё это не имеет никакого отношения к «жизни после жизни». Мы не допускаем, что в клетках HeLa, круглый год мучимых под ламинарами лабораторий ненасытными аспирантами, существует хоть какая-то частичка души несчастной молодой женщины. Тем не менее, хочется почтить память этой женщины, поскольку её невольный вклад в медицину неоценим - клетки, оставшиеся после неё, спасли и продолжают спасать жизней больше, чем в силах сделать любой врач.

Литература

1. Zielinski S. (2010). Henrietta Lacks’ „immortal“ cells . Smithsonian Magazine ;
2. Smith V. (2002). Wonder woman . Baltimore City Paper .

В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно. Они были взяты у женщины по имени Генриетта Лакс (HEnrietta LAcks), которая вскоре после этого умерла. Но культура клеток убившей ее опухоли оказалась незаменимым инструментом для ученых.

В биомедицинских исследованиях и при разработке новых видов лечения часто используют выращенные в лаборатории культуры человеческих клеток. Среди множества клеточных линий одна из самых известных - HeLa. Эти клетки, имитирующие организм человека in vitro («в пробирке»), «вечны» - они могут бесконечно делиться, результаты исследований с их использованием достоверно воспроизводятся в разных лабораториях. На своей поверхности они несут достаточно универсальный набор рецепторов, что позволяет использовать их для исследования действия различных веществ, от простых неорганических до белков и нуклеиновых кислот; они неприхотливы в культивировании и хорошо переносят заморозку и консервацию.

Генриетта Лакс

Генриетта Лакс была красивой чернокожей американкой. (Примечание Wild_Katze: На самом деле она была афроамериканкой, как Кондолиза Райс и Барак Обама. ) Она жила в небольшом городке Тернер в Южной Виргинии вместе с мужем и пятью детьми. 1 февраля 1951 года Генриетта обратилась в госпиталь Джонса Хопкинса - ее беспокоили странные выделения, которые она периодически обнаруживала на своем нижнем белье. Медицинский диагноз был страшен и беспощаден - рак шейки матки. Восемь месяцев спустя, несмотря на хирургию и радиотерапию, она умерла. Ей был 31 год.

Пока Генриетта лежала в госпитале Хопкинса, лечащий врач отправил полученные с помощью биопсии клетки опухоли на анализ Джорджу Гею - руководителю лаборатории исследования клеток тканей в госпитале Хопкинса. В то время культивирование клеток вне организма было только на стадии становления, и главной проблемой была неизбежная гибель клеток - после определенного количества делений вся клеточная линия погибала.

Оказалось, что клетки, обозначенные «HeLa» (акроним имени и фамилии Генриетты Лакс), размножались гораздо быстрее клеток из нормальных тканей. Кроме того, злокачественная трансформация сделала эти клетки бессмертными - у них отключилась программа подавления роста после определенного количества делений. In vitro такого прежде не происходило ни с какими другими клетками. Это открывало небывалые перспективы в биологии.

Действительно, никогда до этого момента исследователи не могли считать результаты, полученные на клеточных культурах, полностью достоверными: все опыты проводились на разнородных клеточных линиях, которые в конце концов погибали - иногда даже прежде, чем удавалось получить какие-нибудь результаты. И тут ученые стали обладателями первой стабильной и даже вечной (!) клеточной линии, адекватно имитирующей свойства организма. А когда обнаружилось, что клетки HeLa способны пережить даже пересылку по почте, Гей разослал их своим коллегам по всей стране. Очень скоро спрос на клетки HeLa вырос, и их растиражировали в лабораториях по всему миру. Они стали первой «шаблонной» клеточной линией.

Невольный вклад Генриетты Лакс в медицину неоценим: клетки, оставшиеся после ее смерти, уже более полувека спасают человеческие жизни

Так получилось, что Генриетта умерла именно в тот день, когда Джордж Гей выступал перед телевизионными камерами, держа в руках пробирку с ее клетками. Он заявил, что началась эпоха новых перспектив в поиске лекарств и медико-биологических исследованиях.

Почему ее клетки так важны?

И он был прав. Линия клеток, идентичная во всех лабораториях мира, позволила быстро получать и независимо подтверждать всё новые и новые данные. Можно смело сказать, что гигантский прыжок молекулярной биологии в конце прошлого века был обусловлен возможностью культивировать клетки in vitro . Клетки Генриетты Лакс стали первыми бессмертными человеческими клетками, которые когда-либо были выращены на искусственной питательной среде. HeLa научили исследователей культивировать сотни других линий раковых клеток. И хотя в последние годы приоритет в этой области смещается в сторону культур клеток нормальных тканей и индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (за открытие метода возвращения клеток взрослого организма в эмбриональное состояние японский ученый Синья Яманака получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине 2012 года), тем не менее раковые клетки остаются общепринятым стандартом в медико-биологических исследованиях. Основное преимущество HeLa - неудержимый рост на простых питательных средах, что позволяет проводить масштабные исследования при минимуме затрат.
(Примечание Wild_Katze: Определение из вики "Плюрипотентность (англ. Pluripotency от лат. pluralis - множественный, potentia - сила, мощь, возможность, в широком смысле можно перевести как «возможность развития по разным сценариям»). В биологических системах этот термин относится к клеточной биологии и к биологическим соединениям. Плюрипотентные клетки могут дифференцироваться во все типы клеток, кроме клеток внезародышевых органов (плаценты и желточного мешка)." )


Клетки HeLa, сфотографированные с помощью электронного микроскопа (увеличение примерно в тысячу раз)

С момента смерти Генриетты Лакс клетки ее опухоли непрерывно использовались для исследования молекулярных закономерностей развития самых разных заболеваний, в том числе рака и СПИДа, для изучения воздействия радиации и токсичных веществ, составления генетических карт и огромного количества других научных задач. В мире биомедицины клетки HeLa стали столь же известны, как лабораторные крысы и чашки Петри. В декабре 1960 года клетки HeLa первыми полетели в космос в советском спутнике. Даже сегодня поражает размах экспериментов, проводившихся тогда советскими генетиками в космосе. Результаты показали, что HeLa хорошо себя чувствуют не только в земных условиях, но и в невесомости.

Без клеток линии HeLa стала бы невозможной разработка вакцины против полиомиелита, созданной Джонасом Солком. Кстати, Солк был настолько уверен в безопасности полученной вакцины (ослабленного вируса полиомиелита), что в доказательство надежности своего лекарства вколол вакцину себе, своей жене и троим детям.

С тех пор HeLa использовали и для клонирования (предварительные опыты по пересадке клеточных ядер перед клонированием знаменитой овцы Долли проводились на HeLa), для отработки методов искусственного оплодотворения и тысяч других исследований (некоторые из них приведены в таблице).

Четыре этапа эксперимента

Сегодня в молекулярной биологии и фармакологии, как правило, используют следующие стадии:

1. HeLa (или любая другая лабораторная клеточная линия).

2. Нетрансформированные короткоживущие клеточные линии - клетки кожи, клетки крови и т. п. Работать с ними в разы тяжелее, они быстро гибнут, однако, если эксперимент отработан на HeLa, ученые знают, что и где искать, и не тратят время на широкий поиск.

3. Модельные организмы - мыши, крысы, обезьяны. Тут уже эксперименты длятся месяцами и стоят на порядки дороже. Однако это обязательный этап перед проверкой потенциальных лекарств или изучением причин человеческих болезней на людях.

4. Многостадийные клинические исследования на людях.

Помимо науки...

Личность самой Генриетты Лакс долгое время не афишировалась. Для доктора Гея, конечно, происхождение клеток HeLa не было тайной, но он полагал, что конфиденциальность в этом вопросе является приоритетом, и в течение многих лет семья Лакс не знала, что клетки Генриетты прославились на весь мир. Тайна раскрылась только после смерти доктора Гея в 1970 году.

Напомним, что стандарты стерильности и техники работы с клеточными линиями в то время только зарождались, и некоторые ошибки всплывали лишь спустя годы. Так и в случае с клетками HeLa - через 25 лет ученые выяснили, что множество используемых в исследованиях клеточных культур, происходящих из других типов тканей, включая клетки рака молочной и предстательной желез, оказались зараженными более агрессивными и живучими клетками HeLa. Оказалось, что HeLa могут перемещаться с частицами пыли в воздухе или на недостаточно тщательно вымытых руках и приживаться в культурах других клеток. Это вызвало большой скандал. В надежде решить проблему путем генотипирования (секвенирование - полное прочтение генома - в то время пока еще только планировалось как грандиозный международный проект), одна группа ученых разыскала родственников Генриетты и попросила образцы ДНК семьи, для того чтобы составить карту генов. Таким образом тайное и стало явным.
(Примечание Wild_Katze: Не следует бояться, что можно заразиться летающими в воздухе или находящимися на недостаточно тщательно вымытых руках клетками HeLa, ведь эти клетки безудержно растут не где попало и не в каких попало условиях, а на искусственных питательных средах в определенных условиях культивирования клеток. )

Кстати, американцы и сейчас переживают больше по поводу того, что семья Генриетты так и не получила компенсацию за использование клеток HeLa без согласия донора. По сей день семья живет в не очень-то хорошем достатке, и материальная помощь была бы очень кстати. Но все запросы упираются в глухую стену - ответчиков давно уж нет, а Медицинская академия и другие научные структуры предсказуемо не желают обсуждать эту тему.


Посмертные подвиги живых клеток

11 марта 2013 года масла в огонь подлила новая публикация, где были представлены результаты полного сиквенса генома клеточной линии HeLa. Опять же, эксперимент был проведен без согласия потомков Генриетты, и после непродолжительных этических споров полный доступ к геномной информации был разрешен только для профессионалов. Тем не менее, полный геномный сиквенс HeLa имеет огромное значение для последующих работ, позволяя использовать клеточную линию в будущих геномных проектах.
(Примечание Wild_Katze: Сиквенс - результат определения последовательности нуклеиновых кислот в геноме (ДНК). )

Реальное бессмертие?

Злокачественная опухоль, убившая Генриетту, сделала ее клетки потенциально бессмертными. Хотела ли эта женщина бессмертия? И получила ли она его? Если задуматься, возникает фантастическое ощущение - часть живого человека, искусственно размноженная, терпит миллионы испытаний, «пробует на вкус» все лекарства перед тем, как они попадут в испытания на животных, раздраконивается до самых что ни на есть основ молекулярными биологами во всем мире...

Клеточные рекордсмены

Бессмертность клеток линии HeLa связывают с последствиями инфицирования вирусом папилломы человека HPV18. Инфекция вызывала триплоидию многих хромосом (образование трех их копий вместо обычной пары) и расщепление некоторых из них на фрагменты. Кроме того, в результате инфекции повысилась активность ряда регуляторов клеточного роста, таких как гены теломеразы (регулятор «смертности» клетки) и с-Myc (регулятор активности синтеза многих белков). Такие уникальные (и случайные) изменения сделали клетки HeLa рекордсменами по скорости роста и устойчивости даже среди других линий раковых клеток, которых на сегодня насчитывается несколько сотен. Кроме того, полученные изменения генома оказались очень стабильными и в лабораторных условиях остаются неизменными на протяжении всех прошедших лет.

Конечно, всё это не имеет никакого отношения к «жизни после жизни». Глупо полагать, что в клетках HeLa, беспрестанно мучимых ненасытными учеными, существует хоть какая-то частичка души несчастной молодой женщины. Тем более что человеческими эти клетки можно считать лишь отчасти. В ядре каждой клетки HeLa - от 76 до 82 хромосом из-за происшедшей в процессе озлокачествления трансформации (нормальные человеческие клетки содержат 46 хромосом), и эта полиплоидность периодически вызывает споры о пригодности клеток HeLa как модели человеческой физиологии. Было даже предложено выделить эти клетки в отдельный, близкий человеку вид, под названием Helacyton gartleri , в честь Стенли Гартлера, исследовавшего эти клетки, однако всерьез это сегодня не обсуждается.

Тем не менее исследователи всегда помнят об ограничениях, которые необходимо иметь в виду. Во-первых, HeLa, несмотря на все изменения, всё еще остаются человеческими клетками: все их гены и биологические молекулы соответствуют человеческим, а молекулярные взаимодействия в подавляющем большинстве случаев идентичны биохимическим путям здоровых клеток. Во-вторых, полиплоидия делает эту линию более удобной для геномных исследований, так как количество генетического материала в одной клетке увеличено, и результаты получаются более четкими и контрастными. В-третьих, широкое распространение клеточных линий по миру позволяет без проблем повторять опыты коллег и использовать опубликованные данные как фундамент для собственных исследований. Установив основные факты на модели HeLa (а все помнят, что это хоть удобная, но только модель организма), ученые пытаются повторить их на более адекватных модельных системах. Как видно, HeLa и подобные им клетки представляют собой фундамент для всей науки и сегодня. И, несмотря на этические и моральные споры, сегодня хочется почтить память этой женщины, поскольку ее невольный вклад в медицину неоценим: клетки, оставшиеся после нее, спасли и продолжают спасать больше жизней, чем это может сделать любой врач.

Одним из наиболее удивительных и важных событий во всей истории медицины и микробиологии совершенно справедливо можно считать жизнь и смерть на первый взгляд ничем не выделяющейся афроамериканской женщины Генриетты Лакс. Она родилась в США в 1920 году в многодетной семье, вскоре ее мать умерла, и она вместе со своими девятью братьями и сестрами воспитывались одним отцом, который перевез семейство к своим родственникам.

Генриетта впервые стала матерью уже в 12 лет и родила первого, как и последующих четверых детей от собственного двоюродного брата. В 14 лет она вышла за него замуж, уже имея двух детей, и на протяжении следующих пятнадцати лет жила совершенно обычной жизнью, конечно же, с поправкой на достаточно тяжелое положение афроамериканского населения в Америке тех времен. За это время она завела еще троих детей, а вот в возрасте 30 лет заметила какие-то систематические выделения на нижнем белье, с которыми она и обратилась в госпиталь Джона Хопкинса.

Исследование HeLa клеток

В результате исследований выяснилось, что у Генриетты развился рак шейки матки, который был усилен вирусом папилломы. Неудивительно, что несмотря на все предложенное лечение через 8 месяцев Генриетта умерла. Однако на этом ее история не закончилась, совсем наоборот. Дело в том, что еще при жизни Генриетты ее лечащий врач передал часть клеток ее раковой опухоли начальнику местного отдела исследований клеток ткани Джорджу Гаю. И именно он отметил уникальную природу клеток Генриетты ведь, по сути, они были бессмертны.

Дело в том, что обычные клетки человеческого тела и других живых организмом имеют определенное конечное количество делений, так называемый предел Хейфлика. Связанно это с тем, что в процессе деления на концах хромосом клеток постоянно уменьшаются в размере теломеры, до тех пор, пока клетка полностью не теряет способность деления. Предельное количество делений отличается, однако для большинства клеток человеческого организма максимумом является 52 деления.

Одновременно с этим, клетки Генриетты Лакс не имели своего предела Хейфлика и могли бесконечно делиться в питательном растворе. По факту, происходит это из-за того, что раковые опухоли достаточно часто производят в процессе роста теломеразу, специальный фермент, позволяющий теломерам постоянно сохранять свой исходный размер и не уменьшаться. Более того, клетки Генриетты имели отличную адаптируемость практически к любым условиям и делились гораздо быстрее большинства раковых клеток. Стоит также отметить, что раковые клетки, названные впоследствии HeLa (аббревиатура от имени донора) имеют аномальный кариотип, и если клетки обычного человека содержат 46 хромосом, то в клетках HeLa это количество варьируется от 49 до 78 хромосом, что уже само по себе представляет огромный интерес для науки.

Использование бессмертных клеток

Получив в свое распоряжение столь уникальные клетки, Джордж Гай быстро понял их потенциал и начал работать над созданием условий для их массового деления и развития. Дело в том, что исследовательский отдел Гая, как и многие другие научные учреждения по всему миру уже более 10 лет активно работали над созданием клеточных линий, которых требовалось просто огромное количество для проведения достоверных медицинских исследований. Однако до появления клеток HeLa все усилия были тщетными, предел Хейфлика нельзя было преодолеть, процесс выращивания клеток был долгим, а их транспортировка становилась настоящей проблемой. В то же время клетки Генриетты Лакс позволили мгновенно совершить настоящий прорыв в медицине и микробиологии, так как ученые всего мира получили бесконечное количество материала для работы.

В первую очередь данные клетки позволили создать вакцину от бушевавшего в те времена в Америке полиомиелита. На момент появления клеток HeLa вакцина от него уже была разработана Джонасом Солком, однако без многочисленных исследований он просто не мог использовать ее на живых людях. Ну а поскольку клетки HeLa оказались намного более чувствительны к вирусу полиомиелита, вопрос подходящего материала был полностью решен.

Конечно же, необходимость в большом количестве исследовательского материала побудила Гая решать вопросы массового производства данных клеток и их транспортировки. Как вскоре выяснилось, клетки HeLa оказались очень неприхотливыми к среде обитания. Если обычные клетки могут расти только на стыке питательного раствора и воздушной среды, образую пленку, то клетки HeLa спокойно развивались в любом объеме питательной среды, во много раз удешевляя их производство. Более того, после нескольких проб и попыток оказалось, что и перевозка таких клеток не составляет больших проблем, ведь они оказались намного более стойкими и невосприимчивыми к различным температурным и другим внешним фактором. В итоге клетки HeLa начали перевозить по почте, в то время как ранее обычные клетки транспортировали в специальных условиях на самолетах, так как временной фактор играл очень большую роль.

Клетки HeLa существуют и используются до сих пор, ну а поскольку их разделяли множество раз, существует сразу несколько ветвей, обладающих различными характеристиками и особенностями. Эти клетки использовали для исследования рака, СПИДа, десятков вирусных заболеваний, их использовали при испытании ядерной бомбы, они неоднократно побывали в космосе, им прививали гены живых существ и растений, заражали ими другие клетки и делали еще очень много важных вещей.

Более того, саму Генриетту, а именно уникальные клетки даже хотели выделить в качестве отдельного и совершенно нового биологического вида, из-за аномального количества хромосом. И хоть данная инициатива не была официально реализована, многие исследователи придерживаются идеи о совершенно уникальной природе клеток HeLa. В то же время сам донор Генриетта очень долго оставалась в тени. Она погибла в 1951 году, и ее лечащий врач посчитал нарушением медицинской тайны рассказывать ее семье об исследованиях ее клеток. Правда открылась им намного позже, когда исследователям понадобилось изучить всех членов семьи, и на протяжении многих лет они тщетно пытались добиться хоть каких-то денег за исследования, проводимые над клетками их матери.

Коллекция Национальной портретной галереи в Вашингтоне, где демонстрируются портреты знаменитых американцев, пополнилась еще одной картиной. Теперь посетители смогут увидеть портрет Генриетты Лакс, молодой жительницы штата Вирджиния, чей вклад в современную медицину чрезвычайно важен.

Нет, она не была врачом, не изобретала новых способов терапии и не разрабатывала лекарства. Генриетта была пациенткой. В 1951 году она, афроамериканка, мать пятерых детей, лечилась от . К врачам она обратилась после того, как ее начали беспокоить выделения на нижнем белье. При проведении анализов врачи взяли фрагмент опухолевых тканей для дальнейших исследований. Генриетта, проходившая лучевую терапию, об этом не знала. Лечение, к сожалению, не дало результатов – в возрасте 31 года Генриетта Лакс умерла.

Выяснилось, что клетки, взятые из ее опухоли, обладают удивительными свойствами. Они были отправлены почтой в другую лабораторию и не только пережили пересылку, но и продолжили быстро и стабильно делиться. Их удивительные свойства обнаружил Джордж Гей, начальник лаборатории исследования клеток в больнице при институте Джонса Хопкинса.

В дальнейшем клеточную линию, полученную из клеток, взятых у Генриетты Лакс, назвали HeLa. Сейчас клетки этой линии есть практически в каждой лаборатории, занимающейся молекулярно-генетическими исследованиями. Результаты экспериментов, проведенных с использованием этих клеток, можно сравнивать между собой – опыты на клеточной линии HeLa являются своеобразным стандартом.

До этого в арсенале ученых не было столь стабильных клеточных линий — после нескольких делений клетки погибали, часто исследователям даже не удавалось довести до конца эксперимент. Теперь же, с появлением линии HeLa, это стало возможным, а результаты, полученные даже в разных лабораториях, могли быть сопоставлены.

С использованием этой линии были получены препараты для пациентов с гемофилией, лейкозом и герпесом, а количество экспериментов, в которых она использовалась, не поддается подсчету. Клетки HeLa даже отправляли в космос, где изучалось влияние невесомости на их деление и развитие. В настоящее время именно на них проводятся эксперименты по созданию препаратов для лечения и лихорадки Эбола.

Несмотря на то, что многие открытия, сделанные в медицине в последние десятилетия, были бы невозможны без HeLa клеток, до 1975 года никто из членов семьи Генриетты Лакс даже не знал, что такая клеточная линия существует. Вопрос выплаты компенсаций за использование донорских клеток в научных исследованиях также остался без ответа – к этому времени скончалась не только Генриетта, но и врач, который знал об источнике получения клеток.

Появление портрета Генриетты Лакс в Национальной портретной галерее – дань памяти и уважения этой женщине. На картине, созданной Кадиром Нельсоном, она изображена в красном платье. Несколько пуговиц на нем отсутствуют – это символизирует взятые без ее разрешения клетки. На заднем плане – обои с узором из шестиугольников. Странные извитые фигуры внутри каждого из них – символ бессмертия.

Портрет уже увидели внуки Генриетты, которые признали его восхитительным. Руководство же музея считает, что появление картины в музее поможет еще раз поднять вопрос о том, что в науку вносили вклад и многие из тех, о ком сейчас почти не помнят.