Cellules HeLa

Presque toutes les recherches en biologie moléculaire, la pharmacologie, la virologie, la génétique depuis le début du XX siècle ont utilisé des échantillons des cellules vivantes primaires, qui sont obtenus à partir d'un organisme vivant et cultivé par diverses méthodes biochimiques peuvent prolonger leur viabilité, c'est la possibilité de partager en laboratoire. Au milieu du siècle dernier, la science a reçu des cellules HeLa, qui ne sont pas sujettes à la mort biologique naturelle. Et cela a permis à de nombreuses recherches de devenir une percée en biologie et en médecine.

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D'où viennent les cellules HeLa immortalisées?

L'histoire de la préparation de ces cellules « immortelles » (immortalisation - la capacité des cellules à une division infiniment longue) est associée à un pauvre 31 ans des patients de l'hôpital Johns Hopkins à Baltimore - femme afro-américaine, mère de cinq enfants nommé Henrietta Lacks (Henrietta Lacks), qui, après avoir été malade avec le cancer cervicale pendant huit mois et après avoir subi une irradiation interne (curiethérapie), est décédé dans cet hôpital le 4 octobre 1951.

Peu de temps avant, des efforts sont faits pour Henrietta traitement du cancer du col utérin, médecin, chirurgien Howard Wilbur Jones, il a pris un échantillon de tissu tumoral pour examen et remis dans un laboratoire de l' hôpital, dirigé à l'époque du baccalauréat en biologie George Otto gay.

Les études de biopsie ont stupéfié le biologiste: les cellules tissulaires ne sont pas mortes à temps en raison de l'apoptose, mais ont continué à se multiplier, et à un rythme étonnant. Le chercheur a réussi à isoler une cellule structurelle spécifique et à la multiplier. Les cellules résultantes ont continué à se diviser et ont cessé de mourir à la fin du cycle mitotique.

Et peu de temps après la mort du patient (dont le nom n'a pas été divulgué, mais crypté comme une réduction de HeLa), une culture cellulaire mystérieuse HeLa est apparue.

Dès qu'il est devenu clair que les cellules HeLa - accessibles en dehors du corps humain - ne sont pas sujettes à la mort programmée, leur demande pour diverses études et expériences a commencé à augmenter. Et la commercialisation de la découverte inattendue a abouti à l'organisation de la production en série - pour la vente de cellules HeLa à de nombreux centres scientifiques et laboratoires.

L'utilisation de cellules HeLa

En 1955, les cellules HeLa sont devenues les premières cellules humaines clonées, et l'utilisation des cellules HeLa a commencé à travers le monde: dans les études du métabolisme cellulaire dans le cancer; étudier le vieillissement des cellules; les causes du SIDA; caractéristiques du virus du papillome humain et d'autres infections virales; effets du rayonnement et des substances toxiques; cartographie génétique dans les essais de nouveaux agents pharmacologiques; test de cosmétiques, etc.

Selon certains rapports, la culture de ces cellules à croissance rapide a été utilisée dans 70-80 mille études médicales à travers le monde. Chaque année, pour les besoins de la science, environ 20 tonnes de culture de cellules HeLa sont cultivées, plus de 10 000 brevets sont enregistrés avec la participation de ces cellules.

La popularité du nouveau biomatériau de laboratoire a été facilitée par le fait qu'en 1954 la souche de cellules HeLa a été utilisée par des virologistes américains pour tester le vaccin antipoliomyélitique développé par eux .

Pendant des décennies, la culture des cellules HeLa a servi de modèle simple pour créer des variantes plus intuitives de systèmes biologiques complexes. Et la capacité de cloner des lignées cellulaires immortalisées vous permet de répéter à répétition des tests sur des cellules génétiquement identiques, ce qui est une condition préalable à la recherche biomédicale.

Au tout début - dans la littérature médicale de ces années - on notait «l'endurance» de ces cellules. En effet, les cellules HeLa n'arrêtent pas de se diviser même dans un tube à essai de laboratoire classique. Et ils le font de façon si agressive que les techniciens doivent montrer la moindre négligence, les cellules HeLa nécessaires pour pénétrer dans d'autres cultures et tranquillement remplacé les cellules d'origine, ce qui chistata les expériences est sérieusement mise en doute.

En passant, à la suite d'une étude qui a été menée en 1974, la capacité des cellules HeLa à "contaminer" d'autres lignées cellulaires dans les laboratoires des scientifiques a été établie expérimentalement.

Les cellules HeLa: que montrent les études?

Pourquoi les cellules HeLa se comportent-elles de cette façon? Parce que ce ne sont pas des cellules ordinaires de tissus corporels sains, mais des cellules tumorales obtenues à partir d'un échantillon d'un tissu cancéreux et contenant des gènes modifiés pathologiquement pour la mitose continue des cellules cancéreuses humaines. En fait, ce sont des clones de cellules malignes.

En 2013, des chercheurs du Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL) ont rapporté qu'en utilisant le caryotypage spectral, ils ont établi une séquence d'ADN et d'ARN dans le génome d'Henrietta Lax. Et, comparé aux cellules HeLa, nous étions convaincus: entre les gènes HeLa et les cellules humaines normales, des différences frappantes ...

Cependant, même plus tôt, l'analyse cytogénétique des cellules HeLa a conduit à la découverte de nombreuses aberrations chromosomiques et à l'hybridation génomique partielle de ces cellules. Il a été découvert que les cellules HeLa possèdent un caryotype hypertriploïde (3n +) et produisent des populations cellulaires hétérogènes. Plus de la moitié des cellules HeLa clonées ont une aneuploïdie - un changement dans le nombre de chromosomes: 49, 69, 73 et même 78 au lieu de 46.

Il s'est avéré que des mitoses multipolaires, polycentriques ou multipolaires dans les cellules HeLa sont impliquées dans l'instabilité génomique du phénotype HeLa, la perte de marqueurs chromosomiques et la formation d'anomalies structurelles supplémentaires. Ceci est une violation pendant la division cellulaire, menant à la ségrégation pathologique des chromosomes. Si la bipolarité mitotique du fuseau de fission est caractéristique des cellules saines, un plus grand nombre de pôles et de fuseaux de fission se forment au cours de la division de la cellule cancéreuse, et les deux cellules filles reçoivent un nombre différent de chromosomes. Et la multipolarité du fuseau avec la mitose des cellules est une caractéristique des cellules cancéreuses.

L'étude de la mitose dans les cellules HeLa multipolaires, la génétique a conclu que l'ensemble du processus de division des cellules cancéreuses, en principe, est erroné: prophase de courte mitose et la formation de la broche précède la division des chromosomes; la métaphase commence aussi plus tôt, et les chromosomes n'ont pas le temps de prendre leur place, étant distribués au hasard. Eh bien, les centrosomes sont au moins deux fois plus que nécessaire.

Ainsi, le caryotype de la cellule HeLa est instable et peut différer considérablement dans différents laboratoires. Par conséquent, les résultats de nombreuses études - dans des conditions de perte de l'identité génétique du matériel cellulaire - ne peuvent tout simplement pas être reproduits dans d'autres conditions.

La science a fait de grands progrès grâce à la capacité de manipuler les processus biologiques de manière contrôlée. Le dernier exemple évident est la création par un groupe de chercheurs américains et chinois utilisant une imprimante 3D d'un modèle réaliste d'une tumeur cancéreuse en utilisant des cellules HeLa.