海拉細胞系

海拉細胞系

宮頸癌細胞的細胞系
(英語:亦稱實驗用增殖表皮癌細胞),源自一位美國黑人婦女海瑞塔‧拉克斯(HenriettaLacks)的宮頸癌細胞的細胞系。美國約翰斯·霍普金斯大學醫院的一位外科醫生,從她的腫瘤上取下組織樣本,并在實驗室中進行培養。不同于其他一般的人類細胞,此細胞株不會衰老緻死,并可以無限分裂下去。據推算,迄今為止培養出的海拉細胞已經超過了5000萬噸,其體積相當于100多幢紐約帝國大廈。[1]
    中文名:海拉細胞系 拉丁學名: 别名: 界: 門: 亞門: 綱: 亞綱: 目: 亞目: 科: 亞科: 族: 屬: 亞屬: 種: 亞種: 分布區域: 外文名:Hela Cells 海拉細胞:生物學與醫學研究中使用的細胞 HeLa細胞系:被視為“不死的”

定義

1951年由G.O.Gey等從人子宮頸癌組織分離出來的株細胞。HeLa取于原患者海瑞塔·拉克斯的姓名前兩字母。

特點

可以連續傳代;

細胞株不會衰老緻死,并可以無限分裂下去;

此細胞系跟其它癌細胞相比,增殖異常迅速;

感染性極強。

細胞之母

海裡埃塔·拉克絲,一位出生于美國弗吉尼亞州種植煙草農戶家的黑人女性,曾經生育了5個孩子。1951年1月,30歲的拉克絲發現自己的腹部出現了一個硬塊,随即前往約翰·霍布金斯大學醫院接受治療。診斷結果顯示,海拉患上了子宮頸癌。主治醫生從拉克絲身上采集了癌組織标本,并交給了喬治·蓋伊博士。

蓋伊博士為了能夠在玻璃試管中培養出人類細胞,曾經從事過長達20多年的研究。在此之前,醫學界已經實現了青蛙和老鼠的細胞培養,但是尚未有人成功地培養出人類細胞。人類的正常細胞,并不具備無限分裂的功能,一旦分裂過程中出現異常,就會自我死亡。通常情況下,人類細胞分裂大約50次後,就壽終正寝了,因此無法采用人工方法使其大量增殖。

令人不解的是,從拉克絲身上采集的細胞卻沒有死亡,出現了生長迹象,每隔24小時細胞數量就增加一倍。現代科學研究表明,這些細胞不死的原因,在于引發子宮頸癌的人類乳頭瘤病毒(HPV)。人類乳頭瘤病毒基因,能任意改變與正常細胞的壽命及分裂有關的“開關”,從而使得細胞能夠“長生不死”,無限增殖。

當時,蓋伊憑直覺知道,這就是自己多年來尋找的“不死”細胞。為了防止其他科學家利用拉克絲,蓋伊決定,取拉克絲姓和名的前兩個字母,将這組細胞命名為“海拉細胞”(HeLaCells)。蓋伊博士本人,曾利用海拉細胞成功地使脊髓灰質炎細胞增殖。

在以後的歲月中,海拉細胞被提供給了世界各地的研究機構,用于癌症研究和制藥等。海拉細胞曾被用于調查原子彈爆炸對人體造成的影響,也曾搭載美國和蘇聯的火箭升空,被人們用于研究失重狀态下的細胞增殖。據醫學及生物學數據庫“PubMed”顯示,與海拉細胞有關的論文數超過了65000份。進入21世紀以來,已經有5個基于海拉細胞的研究成果獲得了諾貝爾獎,其中包括“發現HPV”、“發現及開發綠色熒光蛋白質”等。

海拉細胞已經成為醫學研究中十分重要的工具。據推算,迄今為止培養出的海拉細胞已經超過了5000萬噸,其體積相當于100多幢紐約帝國大廈。當年,拉克絲并不知道自己的細胞已經被用于醫學研究。1951年10月4日,由于癌症擴散到了全身,拉克絲病逝于約翰·霍布金斯大學醫院隔離病房。拉克絲的遺體,被埋葬于自家的庭院,連墓碑也沒有樹立。令人感到惋惜的是,直到20多年之後,拉克絲的家屬才知道海拉的細胞至今依然存活,繼續為人類健康發揮着積極作用。

美國莫爾豪斯醫科大學的羅蘭德·帕蒂略教授,為了稱頌海裡埃塔為人類作出的貢獻,每年都舉辦紀念集會。他指出:“海拉的故事,在科學界、倫理界以及社會上引起了巨大議論和反響。海裡埃塔,是一位聖女貞德那樣的曆史英雄。”2010年3月,帕蒂略教授捐款為拉克絲樹立了墓碑。墓碑上镌刻着這樣一行字:“她的細胞,将永遠造福于人類。”

遺傳關系

得益于海拉細胞,基因檢測的原理才被發現。1953年,一位用海拉細胞進行實驗的研究人員發現,一種名為蘇木素的着色劑能夠讓細胞核的染色體清晰可見,利用這一發現,科學家成功找出了唐氏綜合症等疾病的遺傳聯系,并逐漸掌握遺傳性疾病的診斷方法。

1954年,海拉細胞幫助科學家實現了細胞克隆。科學家利用其具有頑強生命力的特征,發明了一種分離單一細胞的方法,并讓其存活足夠長的時間來複制和創造一個自身的完美拷貝。這一重大突破為動物克隆、基因療法、試管受精和幹細胞分離等尖端生物醫學奠定的基礎。

1965年,海拉細胞幫助實現了基因混合。通過将海拉細胞和小鼠細胞融合,人類首次創造了跨物種混合體。基因混合技術不僅讓人們成功繪制人類基因圖譜、進行血型鑒定,也帶動了抗癌藥物赫塞汀的發明。另外,小鼠和人的海拉細胞中的氯黴素抗性的遺傳屬于染色體處遺傳,該抗性和線粒體有關。

1973年,科學家利用海拉模型沙門氏菌的擴散,測定基傳染性,産研究其在人體細胞中的活動。

1993年,研究人員讓海拉細胞感染結核杆菌DNA,明白了細菌如何侵襲人類細胞。

應用

海拉細胞系被GeorgeGey分送給衆研究單位(并未通知拉克斯本人也未得到她的許可),并用作癌症模式細胞(modelcancercells)研究。HeLa細胞系也被用作研究細胞信号傳導(cellularsignaltransduction)。

1952年研究人員用各種從腮腺炎、麻疹到疱疹疾病組織分離來的病毒感染海拉細胞,由此現代病毒學産生。

1956年,海拉細胞先于人類,随一顆前蘇聯衛星進入太空,開始被用于太空生物學研究。美國宇航局後來還在首次載入航天飛機中攜帶了海拉細胞,并發現癌細胞在太空中繁殖更快。

1984年,一名德國病毒學家利用海拉細胞證明了人乳頭狀病毒(HPV)會導緻癌症,這項發現後來讓這名德國人獲得了諾貝爾獎,也向HPV疫苗的成功研制邁出了第一步。

1986年,科學家發現如何讓海拉細胞感染人體免疫缺陷病毒(HIV)。通過它找到了一個關鍵受體,揭示了這種病毒的感染機制。

1989年,一位Yale大學的研究人員公布了一項科學發現,海拉癌細胞含有一種叫做端粒酶的物質,能使細胞不死。這讓控制生物衰老的神秘物質——端粒酶走進了人們的視線。

破解基因組

來自歐洲分子生物學實驗室(EMBL)和德國海德堡大學人類遺傳學研究所的研究人員首次成功的測序了海拉細胞(HelaCells)的基因組。研究人員提供了一個高分辨率的海拉細胞的基因組順序,發現海拉細胞的基因組與正常細胞不同。這項研究将進一步提高海拉細胞在人類生物學的利用價值。

這項最新研究主要設計和分析海拉細胞不正常的基因特點,以及更好的利用海拉細胞作為人類生物學的模型。

研究人員發現海拉細胞的基因組數量以及染色體的結構都不正常,這些不正常就像癌細胞喪失了大量的正常的基因拷貝一樣。特别是,科學家發現在每個細胞的染色體上有大量的區域包含了錯誤的基因排序而且正常的基因拷貝數也更少了。這是一個染色體碎裂的警示信号,這一現象與2%-3%的癌症有關。這些基因現象可以将來用于海拉細胞的研究,并從中得出更重要的生物學結論。

争議

2013年3月初,當LarsSteinmetz與他的研究小組公開發表世界上最著名的人體細胞系——海拉細胞基因組的研究成果時,他們沒有想到這一舉動卻将自身置于生物倫理學的風暴中心。

Steinmetz與他的團隊在位于德國海德堡的歐洲分子生物學實驗室工作。他們認為,海拉細胞基因組有助于檢驗基因變異如何對基本的生物功能産生影響,并且他們願意将研究成果與衆多其他緻力于研究海拉細胞系的科學家分享。

但是HenriettaLacks的後代(海拉細胞源自她的子宮頸癌細胞),以及其他科學家和生物倫理學家卻不這樣認為。他們批判将基因序列公開發布這一行為,認為海拉細胞系的提取并未獲得Lacks本人的同意(于1951年她死後獲取),并且Steinmetz與他的團隊發布的研究成果可能會洩露依然健在的Lacks後代的基因特征。

作為回應,Steinmetz與他的團隊将基因組數據從公共數據庫中移除。Steinmetz說:“我們感到很驚訝,根本沒想到會導緻這樣的後果。我們尊重Lacks家人的意願,絕對不是蓄意發布研究成果使他們焦慮。

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