Информация

Были ли проведены исследования для проверки бессмертия раковых клеток в культуре?

Были ли проведены исследования для проверки бессмертия раковых клеток в культуре?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

На этом веб-сайте, посвященном культивированным раковым клеткам (), говорится, что раковые клетки может быть бессмертным.

Мне интересно, проводились ли какие-либо исследования, чтобы выяснить, действительно ли раковые клетки бессмертны.

  1. Сколько лет еще сохранившейся самой старой культуре раковых клеток?
  2. Было ли проведено какое-либо исследование репликативного старения раковых клеток invitro?

Изменить 1:

Если есть какие-то данные о количестве репликаций, которым подверглись клетки, это будет очень полезно.


Линия клеток HeLa, несомненно, является наиболее часто используемой и исследуемой. человек бессмертная линия опухолевых клеток. Эти клетки, извлеченные из опухоли шейки матки у Генриетты Лакс в 1951 году в больнице Джона Хопкинса, Балтимор, Мэриленд, оказались бессмертными и до сих пор используются во многих, многих лабораториях по всему миру. Это самая старая из используемых линий клеток человека и, следовательно, старейшая линия опухолевых клеток человека (Каллавей, 2013).

С точки зрения старение бессмертных клеток; Клетки HeLa бессмертны и, следовательно, не стареют как таковые. Однако они подвержены мутациям и генетический профиль клеток HeLa со временем меняется. Следовательно, хотя они, возможно, и не стареют, они стареют в том смысле, что мутации накапливаются в непрерывных клеточных линиях.

использованная литература
Отозвать, Природа (2013); 500: 132-3


Думаю, здесь уместен рассказ об Алексис Каррел и Леонарде Хейфлике.

В начале 20 века медик / биолог Алексис Каррел, лауреат Нобелевской премии, опубликовал серию статей, в которых утверждалось, что рост культуры клеток нормальной соматической дифференцированной ткани может поддерживаться бесконечно без клеточного старения. Этот неправильный результат считался фактом в течение многих лет, прежде чем был опровергнут Леонардом Хейфликом, который показал, что нормальные соматические клетки претерпевают ограниченное количество делений, прежде чем они умирают, и в раковых клетках происходит имморализация. Стоит упомянуть, что причина ошибки доктора Каррела может быть связана с его личностью. Например (цитата из Википедии):

Каррел утверждал, что существует «наследственная биологическая аристократия», и утверждал, что «девиантные» человеческие типы должны подавляться с использованием методов, аналогичных тем, которые позднее применялись нацистами.

Таким образом, результаты его открытия можно отнести к версии о том, что он просто так напугал сотрудников своей лаборатории, что они начали тайно заменять разрушающуюся культуру новой.

Я могу быть грубым в углах и приписывать грехи человеку, в котором он невиновен. Для «справедливого судебного разбирательства» с доказательствами и т. Д. Вам лучше обратиться к этой статье: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1082700/

См. Также эту популярную статью: http://www.theguardian.com/science/2015/feb/18/haruko-obokata-stap-cells-controversy-scientists-lie


Используемая терминология заставляет все немного врать.

Всё это «бессмертие» и так немного усложняет. Мы воспринимаем жизнь как жизнь наших индивидуальных тел. Таким образом, если наше тело бессмертно, это означает, что оно устойчиво, и мы не беспокоимся о наших индивидуальных клетках.

Но в одноклеточных организмах нет такого различия, где сами клетки считаются «индивидуумами». Когда клетки делятся, обычно нет различий, какая из них «мать», а какая «дочь». Обе новые ячейки обычно одинаковые. Таким образом, либо может показаться, что клетки бессмертны, потому что они не умирают от старости, либо что мы определяем новые клетки как новые индивидуумы, и, таким образом, старая умерла, чтобы дать рождение двум новым.

Но мы могли бы принять определенную сторону этой точки зрения и на многоклеточные организмы. Наши тела фактически созданы очень старой клеточной линией (или в сексуально вовлеченном организме - двумя клеточными линиями), а затем эта клеточная линия создала для себя носитель. С этой точки зрения, которая не сильно отличается от точки зрения, взятой при разговоре об этих лабораторных клеточных линиях, вся жизнь - это одна клеточная линия. И с этой точки зрения сама жизнь бессмертна.

Итак, вся проблема в том, что наша точка зрения, с которой мы определяем бессмертие и индивидов, предназначена только для особых типов организмов, что не имеет смысла, когда мы говорим об одноклеточных организмах. Таким образом, бессмертие раковых клеток - не более чем модное слово.


Как раковые клетки достигают бессмертия?

Более трети взрослого населения США заболеет раком. Только в 2018 году будет диагностировано более 1,7 миллиона новых случаев рака. Более раннее выявление и более точные варианты лечения улучшают результаты для пациентов, но, по оценкам, 14 миллионов выживших после рака живут в США, рецидив рака остается значительной угрозой. Раковые клетки, в отличие от нормальных клеток нашего тела, могут расти вечно. Бессмертие раковых клеток приводит к массивным опухолям, метастатическому распространению и потенциально повторному появлению. Научный сотрудник JAX Флорис БартелПрименяет методы секвенирования нового поколения для понимания биологии опухоли головного мозга и механики теломер. Флорис Бартел, доктор медицины, получил премию «Путь к независимости» (или & ldquoK99 & rdquo) от Национального института рака NIH за определение того, как раковые клетки достигают бессмертия.

Нормальные клетки нашего тела стареют и умирают. Концы хромосом, специализированные последовательности ДНК, называемые теломерами, отслеживают клеточный возраст. С каждым делением клетки теломеры укорачиваются, пока в конечном итоге они не станут слишком короткими, чтобы защитить хромосомы, и клетка погибнет. Раки становятся бессмертными, обращая вспять нормальный процесс укорачивания теломер и вместо этого удлиняя свои теломеры. Бартель, который работает с профессором Роэль Верхаак, доктор философииОпухоли головного мозга, секвенирование, вычислительная биология. Роэл Верхаак, доктор философии, из кампуса JAX & rsquos Genomic Medicine в Фармингтоне, штат Коннектикут, обнаруживает, как раковые клетки взаимодействуют с клеточными процессами, контролирующими длину теломер.

Клеточная машина, которая в основном отвечает за расширение теломер, - это протеиновая теломераза: она добавляет теломерную ДНК к концам хромосом. В нашем организме теломераза обычно отключена. Он включается при производстве сперматозоидов и яйцеклеток, а также на некоторых очень ранних этапах жизни - в клетках, которым придется много делиться. И он включается, когда клетки становятся злокачественными. Раковые клетки могут реактивировать теломеразу, изменяя ДНК вокруг одного из генов, производящих теломеразу, называемого TERT. Бартель особенно сосредоточен на определении того, как химические изменения в TERT ДНК позволяет снова включить теломеразу.

Результаты исследования Barthel & rsquos могут выявить новые способы выключения теломеразы. Превращение раковых клеток в смертные & mdash в зависимости от нормальной продолжительности жизни клеток, обусловленной сокращением теломер & mdash, резко изменило бы потенциал лечения, в том числе рака, с пока еще очень немногими эффективными вариантами лечения. Грант & mdash $ 230 000 на два года с последующим дополнительным трехлетним этапом & mdash позволяет Бартелу раскрыть, как происходит реактивация теломеразы на уровне ДНК, и создать свою независимую исследовательскую лабораторию.

«Было обнаружено, что методы лечения, нацеленные непосредственно на теломеразу, токсичны для нераковых клеток, и точное понимание того, как теломераза включается при раке, может позволить нам обойти это», - сказал Бартел. & ldquoВ конечном итоге я надеюсь, что смогу внести свой вклад в разработку новых методов лечения рака, которые снижают или устраняют активность теломеразы, не затрагивая нераковые клетки. & rdquo

«Награды NIH K99 позволяют наиболее талантливым молодым ученым оптимально подготовиться к карьере независимого исследователя», - сказал Верхаак. & ldquo Что касается Флориса Бартеля, я не сомневаюсь, что он продолжит делать открытия, которые в конечном итоге приведут к улучшению результатов для онкологических больных & rdquo.


Фон

Признанная еще в 1958 году (Huxley 1958), генетическая гетерогенность является хорошо известным явлением в опухолевых клетках, особенно на стадии метастазирования (Torres et al., 2007 Park et al., 2010 Patel et al., 2014 Alizadeh et al., 2015). Исследования показали, что клетки одного рака обычно содержат несколько генетически различных подгрупп (Cleary et al., 2014 Meacham and Morrison 2013 Gay et al., 2016 Marusyk and Polyak 2010). Такой высокий уровень неоднородности является причиной того, почему рак трудно вылечить (McGranahan, Swanton, 2017, Mann, et al., 2016, Koren, Bentires-Alj, 2015). Однако на сегодняшний день причина и степень гетерогенности опухолевых клеток все еще не изучены (Alizadeh et al. 2015). Для объяснения происхождения гетерогенности опухолевых клеток были предложены две основные теории: существование раковых стволовых клеток (Magee et al. 2012) и клональная эволюция (McGranahan and Swanton 2017). Эти две теории пытаются объяснить неоднородность в экологическом и эволюционном аспектах, соответственно, и доказательства существуют для каждой теории (Shackleton et al. 2009). Более того, новое понимание сетей регуляции генов обеспечивает основу для объяснения широкой гетерогенности без необходимости чрезмерной мутационной активности (Huang 2012a Huang 2013 Huang 2012b). Вариации в экспрессии генов приводят к молекулярным изменениям, которые, в свою очередь, влияют на форму и функцию клеток.

Еще одно хорошо известное явление, связанное с опухолями, - это изменение клеточной жесткости. Клетки активно структурируют и регулируют различные элементы цитоскелета, которые являются основным фактором клеточной жесткости и эластичности (Huber et al. 2013). Фактически, разные компоненты цитоскелета способствуют решению различных структурных и механических задач, например актин вносит вклад в эластичность клеток в ответ на небольшие штаммы, в то время как микротрубочки влияют на ответы на большие штаммы (Lautenschlager et al. 2009 Kubitschke et al. 2017). Механика клеток изучалась с помощью множества экспериментальных инструментов (Kubitschke et al., 2018, Pawlizak et al., 2015), включая атомно-силовую микроскопию (AFM) (Hayashi and Iwata, 2015), количественную цитометрию деформируемости (q-DC) (Nyberg et al. 2017), цитометрия деформируемости в реальном времени (Mietke et al.2015 Otto et al.2015), микрофлюидные оптические растяжители клеток (Farzbod and Moon 2018) и гидродинамические растяжители потока (Dudani et al. 2013 Gossett et al. 2012). Поскольку метастазы являются причиной более 90% летальных исходов от рака (Wirtz et al. 2011 Mehlen and Puisieux 2006 Taketo 2011), были предприняты большие усилия для изучения механических свойств метастатических опухолевых клеток и понимания того, как механические свойства опухолевых клеток влияют на их метастатическая способность. Ряд исследований показал, что метастатические опухолевые клетки мягче, чем их неметастатические аналоги, а также нормальные клетки (Lekka et al. 2012 Plodinec et al. 2012 Swaminathan et al. 2011). Кроме того, исследования показали возможность использования механических свойств в качестве биомаркера метастазов (Xu et al. 2012) и для диагностики рака (Remmerbach et al. 2009).

В этой статье мы делаем первые шаги, чтобы связать эти два фенотипа метастатических опухолевых клеток - изменения в клеточной гетерогенности и клеточной жесткости. Хотя большинство исследований клеточной механики проводится на уровне отдельных клеток, анализ и интерпретация данных обычно ограничиваются средними значениями, таким образом опуская гетерогенность как важный аспект метастатического фенотипа. Предыдущая работа (Плодинек и др., 2012 г., Кисслинг и др., 2013 г.) дала важные указания на то, что механические свойства на самом деле неоднородны - измеренные распределения вязкоупругих свойств клеток даже в одной клеточной линии не являются гауссовыми, что указывает на то, что различные механические свойства фенотипы присутствуют, например, представленные выбросами из обычных длиннохвостых распределений.

В этой статье мы используем микрофлюидный оптический растяжитель клеток для измерения и сравнения механических свойств отдельных клеток из трех эпителиальных клеточных линий: MCF-10A, MDA-MB-231 и MDA-MB-436, и мы используем неоднородность клетки. механические свойства каждой клеточной линии для сравнения различных фенотипов. Эти три клеточные линии представляют собой хорошо зарекомендовавшую себя панель клеток рака молочной железы. MCF-10A представляет собой неканцерогенную эпителиальную клеточную линию, в то время как MDA-MB-436 и MDA-MB-231 являются клеточными линиями карциномы молочной железы с мезенхимальным метастатическим фенотипом. С помощью анализа данных отдельных клеток мы показываем, что неоднородность клеточной жесткости существует как внутри, так и между клеточными линиями. В частности, мы наблюдаем две группы клеток MDA-MB-231. Клетки одной группы значительно мягче клеток другой. Кроме того, мы обнаружили, что, хотя MDA-MB-231 и MDA-MB-436 являются трижды отрицательными клеточными линиями рака молочной железы (т.е. они не экспрессируют рецепторы эстрогена, рецепторы прогестерона и рецептор эпидермального фактора роста человека [HER] 2) с склонность к метастазам, они довольно сильно отличаются друг от друга по сравнению с доброкачественной линией клеток MCF-10A.


Разработка панелей линии раковых клеток

Важный сдвиг парадигмы произошел в конце 1980-х годов в ответ на ограниченный успех в клинике соединений, идентифицированных с помощью скрининга с использованием трансплантируемых мышиных новообразований для солидных опухолей (14). Следовательно, была предпринята попытка разработки in vitro человеческого инструмента для открытия лекарств, чтобы повысить успешность трансляции недавно идентифицированных противоопухолевых соединений. Так возникла идея разработать панель клеточных линий, которая резюмировала бы вариабельность химиотерапевтического ответа, наблюдаемого в клинике для определенного типа опухоли. В то время наблюдаемая скорость ответа многих опухолей на обычную химиотерапию колебалась от 25% до 70%. Поэтому предполагалось, что от шести до девяти клеточных линий на тип опухоли будет достаточно, чтобы уловить эту изменчивость. В США в 1990 г. была запущена панель линий раковых клеток Национального института рака 60 (NCI-60), которая включала 60 линий раковых клеток, представляющих девять различных типов рака (15). Несколько лет спустя Японский фонд исследований рака разработал собственную панель из 39 линий раковых клеток, которые также представляли девять типов рака (16). Хотя эта панель включала 30 клеточных линий, общих с NCI-60, она также предоставила субпанель из шести клеточных линий рака желудка из-за распространенности рака желудка среди населения Японии. Эти платформы привели к генерации огромного количества информации, но также привели к дальнейшим путанице в отношении происхождения некоторых клеточных линий и к разработке новых аналитических методологий для интеграции высокопроизводительных данных (15,17). Тем не менее, недавние усилия были предприняты рабочей группой ASN-0002 Американской организации по разработке стандартов коллекций типовых культур для разработки стандартизированного протокола и общедоступной базы данных для аутентификации клеточных линий человека с использованием профилирования коротких тандемных повторов (18 & # x0201320). Это важный шаг, чтобы свести к минимуму, если не искоренить, ошибочную идентификацию клеточных линий.


Исследование подтверждает безопасность и эффективность вакцинации против COVID-19 у онкологических людей

С первых дней пандемии COVID-19 возникали вопросы о том, как будут жить люди, получающие активное лечение рака, если они заразятся SARS-CoV-2. Беспокойство в значительной степени было связано с воздействием рака и его лечения на иммунную систему. Теперь, когда вакцины против COVID-19 стали широко доступны, озабоченность сместилась в сторону безопасности и эффективности вакцинации этой потенциально уязвимой группы населения. Исследование опубликовано 5 июня в журнале Раковая клетка стремится развеять эти опасения.

В обзоре 200 пациентов с широким спектром диагнозов рака исследователи из Montefiore Health System и Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Бронксе, штат Нью-Йорк, обнаружили, что после полной вакцинации у 94% пациентов в целом наблюдалась сероконверсия, которая была определена с помощью наличие антител к спайковому белку SARS-CoV-2. Частота ответа была очень высокой среди пациентов с солидными опухолями и была ниже у людей с определенными видами рака крови, но даже у большинства этих пациентов развился иммунный ответ.

«Исследования, проведенные на ранней стадии пандемии, показали, что у онкологических больных, зараженных COVID-19, более высокие показатели заболеваемости и смертности по сравнению с населением в целом», - говорит старший соавтор Амит Верма, директор отделения гемато-онкологии в Монтефиоре и профессор. доктора медицины и развития и молекулярной биологии Эйнштейна, а также заместителя директора по трансляционным наукам Онкологического центра Альберта Эйнштейна. «Нам действительно нужны усилия, чтобы защитить этих уязвимых пациентов от инфекции. Это исследование должно помочь людям почувствовать уверенность в том, что эти вакцины работают очень хорошо, даже у тех, кто получает химиотерапию или иммунотерапию».

«Это исследование подтверждает, что пациентам нет необходимости ждать вакцинации, пока они не закончат курс химиотерапии или иммунотерапии», - говорит старший соавтор Балаш Халмос (@DrSteveMartin), директор многопрофильной программы торакальной онкологии в Монтефиоре, профессор медицины в Медицинский колледж Альберта Эйнштейна и член Онкологического центра Альберта Эйнштейна (AECC). «Побочные эффекты от вакцинации, наблюдаемые в этих группах населения, были не намного хуже, чем в других группах. Ни одному пациенту не пришлось обращаться в отделение неотложной помощи или госпитализировать из-за побочных эффектов от вакцин».

Это исследование было крупнейшим в своем роде, в котором изучалась частота сероконверсии у онкологических больных, которые были полностью вакцинированы. Предыдущие исследования изучали гораздо меньшие группы населения или анализировали уровни антител только после первой дозы двухдозовой вакцины.

В сывороточных тестах для определения уровня IgG после вакцинации исследователи обнаружили, что среди пациентов с солидными опухолями у 98% наблюдалась сероконверсия. Среди пациентов с гематологическим раком частота сероконверсии составила 85%.

Пациенты, получавшие одни виды лечения, чувствовали себя хуже, чем другие. У тех, кто получал терапию от рака крови, убивающую В-клетки (такую ​​как терапия ритуксимабом или CAR T), уровень сероконверсии составлял 70%. Для тех, кто недавно перенёс трансплантацию костного мозга или стволовых клеток, этот показатель составил 74%. Но эти показатели все же были намного выше, чем ожидалось, говорят исследователи.

«Хотя те, кто получал лечение, влияющее на В-клетки, не работали так же хорошо, пациенты с раком крови, который поражает миелоидные клетки, а не лимфоидные клетки, имели довольно хороший ответ в отношении серопозитивности», - говорит первый автор Аста Таккар (@ asthakkar15) научный сотрудник отделения гематологической онкологии Монтефиоре. «Сюда входят люди с острым миелоидным лейкозом и миелодиспластическим синдромом».

Исследователи говорят, что одна из причин, по которой их данные так важны, заключается в том, что они включают пациентов, у которых был широкий спектр видов рака и которые проходили несколько различных курсов лечения. «Сами пациенты также были разными и представляли пациентов, которых мы лечим в Бронксе», - говорит Халмос. «Около одной трети были чернокожими, а 40% - латиноамериканцами».

«Вакцинация среди этих групп населения была ниже, хотя эти группы больше всего пострадали от пандемии», - заключает Верма. «Важно подчеркнуть, насколько хорошо эти группы пациентов справились с вакцинами».

Финансовая поддержка была предоставлена ​​Национальным институтом рака (NCI) и Программой исследований онкологии сообщества NCI (NCORP).


Биологи создают лучший метод культивирования клеток для проверки токсичности лекарств

Когда разрабатывается новый препарат, первый вопрос: «Работает ли он?». Второй вопрос: «Вредит ли это?». Независимо от того, насколько эффективна терапия, если она в процессе причиняет вред пациенту, она не имеет особой ценности.

Докторант Роберт Сколик и доцент Майкл Мензе, доктор философии, с кафедры биологии Университета Луисвилля, нашли способ заставить клеточные культуры более тесно реагировать на нормальные клетки, что позволяет проводить скрининг лекарств на токсичность на ранней стадии. график исследования.

Подавляющее большинство клеток, используемых для биомедицинских исследований, происходит из раковых тканей, хранящихся в биорепозиториях. Они дешевы в обслуживании, их легко выращивать и быстро размножать. В частности, раковые клетки печени желательны для тестирования токсичности лекарств при любом количестве заболеваний.

«Вам нравится использовать клетки печени, потому что это орган, который будет выводить токсины из любого лекарства, которое вы исследуете», - сказал Мензе. «Когда разрабатываются новые лекарства от диабета или другого заболевания, одна из проблем заключается в том, являются ли они токсичными для печени».

Однако у ячеек есть ограничения. Поскольку это раковые клетки, они могут быть не так чувствительны к токсинам, как нормальные клетки, поэтому они могут не выявить проблем с токсичностью, которые могут появиться намного позже в процессе тестирования наркотиков.

Сколик и Мензе обнаружили, что, изменяя два компонента среды, используемой для культивирования клеток, они могут заставить раковые клетки печени вести себя как нормальные клетки печени. Вместо использования стандартной сыворотки, содержащей глюкозу, они использовали сыворотку, из которой глюкоза была удалена с помощью диализа, и добавили в среду галактозу - другую форму сахара. Опухолевые клетки метаболизируют галактозу гораздо медленнее, чем глюкоза. Это изменяет метаболизм клеток, заставляя их вести себя как нормальные клетки печени.

Используя клетки, культивируемые с этой модифицированной сывороткой, лекарства можно эффективно проверять на токсичность на ранних этапах исследовательского процесса, что может сэкономить миллионы долларов.

«Это началось просто как способ повысить чувствительность клеток к митохондриальной активности, двигателю клеток, но затем мы поняли, что у нас есть способ исследовать, как мы меняем метаболизм рака», - сказал Сколик. «Короче говоря, мы нашли способ перепрограммировать раковые клетки, чтобы они выглядели и действовали как нормальные клетки».

Исследование размещено на обложке апрельского номера журнала. Американский журнал физиологии-клеточной физиологии. Изображение на обложке было работой Нилая Чакраборти, доктора философии, и Джейсона Солоцински из Мичиганского университета в Дирборне, которые разработали новый процесс получения живых изображений распределения энергетических молекул в клетках, показывающих, как клетки реагируют на изменения. в условиях культивирования клеток.

Чтобы полностью реализовать эффект, о котором он сообщил, Сколик также культивировал клетки в течение более длительного периода времени, чем обычно.

«Раньше люди делали 12-часовую адаптацию к этим новым средствам массовой информации. Но мы показали, что если вы культивируете их в течение 4–5 недель, у вас будет гораздо более надежный сдвиг», - сказал Сколик.

«Когда дело доходит до экспрессии генов, вы получаете гораздо больше прибыли, если адаптируете их на более длительный период».

Хотя модифицированная сыворотка для культур требует дополнительного этапа диализа и более длительного времени культивирования, она может принести пользу на более поздних этапах тестирования.

«Вы бы зарезервировали этот процесс для ключевых экспериментов или скрининга токсичности», - сказал Мензе. «Однако, если вы войдете в Фазу 1 клинических испытаний и обнаружите там токсичность, это будет намного дороже, чем использование этого метода».


Клетки HeLa (1951)

Генриетта Лакс, чернокожая женщина, 31-летняя мать пятерых детей, умерла от рака шейки матки в 1951 году.. Ее имя и память живут в форме замечательной линии непрерывно делящихся клеток, которые достигли, по сути, «бессмертия». Ее раковые клетки продолжали жить и после ее смерти в лабораториях по всему миру, размножаясь настолько широко, что уложенные из конца в конец, их можно было трижды обернуть вокруг Земли.

Когда Генриетта посетила онкологическую клинику Джона Хопкинса в Балтиморе в январе 1951 года, единственную больницу в этом районе, где лечили афроамериканцев в то время, она мало понимала, что сможет достичь своего рода бессмертия. Ее хирург, Говард Джонс, без ее ведома и согласия взял биопсию ткани ее раковой матки, которую передали Джорджу Отто Гею, врачу и исследователю рака из той же больницы в Балтиморе, который был поражен способностью клеток воспроизводиться в лабораторная культура.

Обычно раковые клетки делятся несколько раз и отмирают, прежде чем с ними можно будет провести какие-либо приличные исследования. Но Генриетта просто продолжала делить и делить, пока они получали правильную смесь питательных веществ для их роста. Раковые клетки Генриетты стали первой человеческой «клеточной линией», созданной в культуре, и Гей назвал их в честь первых двух букв ее имени - HeLa (произносится как «хи-ла»).

Клетки HeLa с тех пор стали наиболее широко используемой линией клеток человека в биологических исследованиях и сыграли решающую роль во многих биомедицинских открытиях за последние полвека. Джонас Солк, например, использовал их в 1954 году для разработки вакцины против полиомиелита, а в 1980-х годах исследователи СПИДа использовали их для идентификации и выделения вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), в то время как в последние годы клетки HeLa сыграли решающую роль в «омической» революции. от геномики до транскриптомики и протеомики.

Было опубликовано около 70 000 исследований с использованием клеток HeLa, и они широко используются в области иммунологии. По крайней мере, две Нобелевские премии были присуждены недавно за исследования с участием клеток HeLa, одна из которых посвящена связи между вирусом папилломы человека и раком шейки матки (Харальд цур Хаузен, 2008 г.), которая была вручена первооткрывателям ВИЧ (Люк Монтанье и Франсуаза Барре-Синусси). ), а другой - о роли фермента теломеразы в предотвращении деградации хромосом (Элизабет Блэкберн, Кэрол Грейдер и Джек Шостак, 2009).

Что касается большой семьи Генриетты, то они до недавнего времени держались в неведении относительно того, что случилось с невольным наследством их предков медицинской науке, шокирующим упущением, которое привело в США к изменению основных этических правил, касающихся приема и использования больничные биопсии без информированного согласия. Историю жизни Лакса и загробной жизни можно лучше понять «Бессмертная жизнь Генриетты Лакс», роман, написанный Ребеккой Склут.


Жидкость, питающая опухолевые клетки

Изображения для загрузки на веб-сайте MIT News office предоставляются некоммерческим организациям, прессе и широкой публике в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives. Вы не можете изменять предоставленные изображения, кроме как обрезать их до нужного размера. При воспроизведении изображений необходимо использовать кредитную линию, если она не указана ниже, предоставьте изображения «MIT».

Предыдущее изображение Следующее изображение

Перед тестированием на животных или людях большинство противораковых препаратов оценивают на опухолевых клетках, выращенных в лабораторной посуде. Однако в последние годы растет осознание того, что среда, в которой выращиваются эти клетки, не точно имитирует естественную среду опухоли, и что это несоответствие может привести к неточным результатам.

В новом исследовании биологи Массачусетского технологического института проанализировали состав интерстициальной жидкости, которая обычно окружает опухоли поджелудочной железы, и обнаружили, что ее питательный состав отличается от питательной среды, обычно используемой для выращивания раковых клеток. Он также отличается от крови, которая питает межклеточную жидкость и выводит продукты жизнедеятельности.

Результаты показывают, что рост раковых клеток в культуральной среде, более похожей на эту жидкость, может помочь исследователям лучше предсказать, как экспериментальные препараты повлияют на раковые клетки, говорит Мэтью Вандер Хайден, доцент биологии Массачусетского технологического института и член Института интегративных исследований Коха. Исследования рака.

«Это своего рода очевидное утверждение, что окружающая среда опухоли важна, но я думаю, что в исследованиях рака маятник качнулся так далеко в сторону генов, что люди склонны забывать об этом», - говорит Вандер Хайден, один из ведущих авторов исследования.

Алекс Мьюир, бывший постдок Института Коха, а ныне доцент Чикагского университета, также является старшим автором статьи, опубликованной в выпуске журнала от 16 апреля. электронная жизнь. Ведущий автор исследования - Марк Салливан, аспирант Массачусетского технологического института.

Окружающая среда имеет значение

Ученым давно известно, что раковые клетки усваивают питательные вещества иначе, чем большинство других клеток. Эта альтернативная стратегия помогает им создавать строительные блоки, необходимые для продолжения роста и деления, формируя новые раковые клетки. В последние годы ученые пытались разработать лекарства, которые мешают этим метаболическим процессам, и в 2017 году одно такое лекарство было одобрено для лечения лейкемии.

Важным шагом в разработке таких лекарств является их тестирование на раковых клетках, выращенных в лабораторной посуде. Среда для роста, обычно используемая для выращивания этих клеток, включает источники углерода (например, глюкозу), азот и другие питательные вещества. Однако за последние несколько лет лаборатория Вандера Хайдена обнаружила, что раковые клетки, выращенные в этой среде, иначе реагируют на лекарства, чем на мышиных моделях рака.

Дэвид Сабатини, член Института Уайтхеда и профессор биологии Массачусетского технологического института, также обнаружил, что лекарства по-разному влияют на раковые клетки, если они выращиваются в среде, напоминающей питательный состав плазмы человека, а не в традиционной питательной среде.

«Эта работа и аналогичные результаты нескольких других групп по всему миру показали, что окружающая среда имеет большое значение», - говорит Вандер Хайден. «Это действительно был тревожный сигнал для нас: чтобы действительно узнать, как определить зависимости рака, мы должны исправить окружающую среду».

С этой целью команда Массачусетского технологического института решила изучить состав интерстициальной жидкости, которая омывает ткани и несет питательные вещества, которые диффундируют из крови, протекающей по капиллярам. Его состав не идентичен составу крови, а в опухолях он может сильно отличаться, потому что опухоли часто плохо связаны с кровоснабжением.

Исследователи решили сосредоточиться на раке поджелудочной железы отчасти потому, что, как известно, он особенно не питается. После выделения интерстициальной жидкости из опухолей поджелудочной железы у мышей исследователи использовали масс-спектрометрию для измерения концентраций более 100 различных питательных веществ и обнаружили, что состав интерстициальной жидкости отличается от состава крови (и от состава питательной среды в норме). используется для выращивания клеток). Некоторые из питательных веществ, которые, как выяснили исследователи, истощены в интерстициальной жидкости опухоли, представляют собой аминокислоты, которые важны для функции иммунных клеток, включая аргинин, триптофан и цистин.

Не все питательные вещества были истощены в интерстициальной жидкости - некоторых было больше, включая аминокислоты глицин и глутамат, которые, как известно, вырабатываются некоторыми раковыми клетками.

Местоположение, местоположение, местоположение

Исследователи также сравнили опухоли, растущие в поджелудочной железе и легких, и обнаружили, что состав интерстициальной жидкости может варьироваться в зависимости от местоположения опухоли в организме и от того места, где образовалась опухоль. Они также обнаружили небольшие различия между жидкостью, окружающей опухоли, которые росли в одном и том же месте, но имели разный генетический состав, однако проверенные генетические факторы не имели такого большого влияния, как расположение опухоли.

«Это, вероятно, говорит о том, что то, что определяет, какие питательные вещества находятся в окружающей среде, в значительной степени определяется взаимодействием между раковыми клетками и нераковыми клетками внутри опухоли», - говорит Вандер Хайден.

Ученые ранее обнаружили, что эти нераковые клетки, включая поддерживающие стромальные клетки и иммунные клетки, могут быть задействованы раковыми клетками, чтобы помочь изменить среду вокруг опухоли, чтобы способствовать выживанию и распространению рака.

Лаборатория Вандера Хайдена и другие исследовательские группы сейчас работают над созданием культуральной среды, которая более точно имитировала бы состав межклеточной жидкости опухоли, чтобы они могли исследовать, можно ли использовать опухолевые клетки, выращенные в этой среде, для более точного прогнозирования того, как лекарства от рака повлияет на клетки в организме.

The research was funded by the National Institutes of Health, the Lustgarten Foundation, the MIT Center for Precision Cancer Medicine, Stand Up to Cancer, the Howard Hughes Medical Institute, and the Ludwig Center at MIT.


From Bacteria to Breakthrough

Known as CRISPR-Cas9, this technology has led to a breakthrough in genomic engineering. Unlike earlier tools for genome editing, such as zinc-finger nucleases and transcription activator-like effector nucleases (TALENs), the technology makes it much easier and faster for cancer researchers to study mutations identified by The Cancer Genome Atlas and test new therapeutic targets.

You can parallel what CRISPR has done for genome editing with what microarrays have done for gene expression—it’s a vast improvement on the speed and throughput of the technology.

“The primary advantage of CRISPR is its ability to easily edit the genome in a precise fashion. You can parallel what CRISPR has done for genome editing with what microarrays have done for gene expression—it’s a vast improvement on the speed and throughput of the technology, said Ji Luo, Ph.D., of NCI’s Laboratory of Cancer Biology and Genetics.

Lou Staudt, M.D., Ph.D., of NCI’s Center for Cancer Research, called CRISPR-Cas9 a transformative technology that could yield insights into how the cancer cells are wired. “We know that mutated genes form abnormal regulatory networks within the cells, and some aspects of those molecular networks can be just as essential as the gene that is mutated,” he said. “Those regulatory networks can give you new targets for therapy. The promise of this technology is to expand the targets in cancer therapy beyond just those genes that are mutated.”

Jennifer Doudna, Ph.D., of the University of California, Berkeley, and Emmanuelle Charpentier, Ph.D., of Hannover Medical School, Germany, and Umeå University, Sweden, discovered CRISPR when they were studying bacterial immunity.

Bacteria use special sequences in their genome, called clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR), to guide a DNA-cutting enzyme called Cas9 to specific sequences of DNA. Bacteria use this system to recognize and destroy foreign DNA, such as attacking viruses. But the system—a DNA-cutting enzyme guided by an RNA molecule to a specific sequence—is exactly the tool needed to make sequence-specific edits in the DNA of a human cell.


Excerpt: 'The Immortal Life of Henrietta Lacks'

The Immortal Life of Henrietta LacksBy Rebecca SklootHardcover, 368 pagesКоронаList price: $26

The Woman in the Photograph

There's a photo on my wall of a woman I've never met, its left corner torn and patched together with tape. She looks straight into the camera and smiles, hands on hips, dress suit neatly pressed, lips painted deep red. It's the late 1940s and she hasn't yet reached the age of thirty. Her light brown skin is smooth, her eyes still young and playful, oblivious to the tumor growing inside her — a tumor that would leave her five children motherless and change the future of medicine. Beneath the photo, a caption says her name is "Henrietta Lacks, Helen Lane or Helen Larson."

No one knows who took that picture, but it's appeared hundreds of times in magazines and science textbooks, on blogs and laboratory walls. She's usually identified as Helen Lane, but often she has no name at all. She's simply called HeLa, the code name given to the world's first immortal human cells — ее cells, cut from her cervix just months before she died.

Her real name is Henrietta Lacks.

I've spent years staring at that photo, wondering what kind of life she led, what happened to her children, and what she'd think about cells from her cervix living on forever --bought, sold, packaged, and shipped by the trillions to laboratories around the world. I've tried to imagine how she'd feel knowing that her cells went up in the first space missions to see what would happen to human cells in zero gravity, or that they helped with some of the most important advances in medicine: the polio vaccine, chemotherapy, cloning, gene mapping, in vitro fertilization. I'm pretty sure that she — like most of us — would be shocked to hear that there are trillions more of her cells growing in laboratories now than there ever were in her body.

There's no way of knowing exactly how many of Henrietta's cells are alive today. One scientist estimates that if you could pile all HeLa cells ever grown onto a scale, they'd weigh more than 50 million metric tons — an inconceivable number, given that an individual cell weighs almost nothing. Another scientist calculated that if you could lay all HeLa cells ever grown end-to-end, they'd wrap around the Earth at least three times, spanning more than 350 million feet. In her prime, Henrietta herself stood only a bit over five feet tall.

I first learned about HeLa cells and the woman behind them in 1988, thirty-seven years after her death, when I was sixteen and sitting in a community college biology class. My instructor, Donald Defler, a gnomish balding man, paced at the front of the lecture hall and flipped on an overhead projector. He pointed to two diagrams that appeared on the wall behind him. They were schematics of the cell reproduction cycle, but to me they just looked like a neon-colored mess of arrows, squares, and circles with words I didn't understand, like "MPF Triggering a Chain Reaction of Protein Activations."

I was a kid who'd failed freshman year at the regular public high school because she never showed up. I'd transferred to an alternative school that offered dream studies instead of biology, so I was taking Defler's class for high-school credit, which meant that I was sitting in a college lecture hall at sixteen with words like митоз а также kinase inhibitors flying around. I was completely lost.

"Do we have to memorize everything on those diagrams?" one student yelled.

Yes, Defler said, we had to memorize the diagrams, and yes, they'd be on the test, but that didn't matter right then. What he wanted us to understand was that cells are amazing things: There are about one hundred trillion of them in our bodies, each so small that several thousand could fit on the period at the end of this sentence. They make up all our tissues — muscle, bone, blood — which in turn make up our organs.

Under the microscope, a cell looks a lot like a fried egg: It has a white (the цитоплазма) that's full of water and proteins to keep it fed, and a yolk (the ядро) that holds all the genetic information that makes you ты. The cytoplasm buzzes like a New York City street. It's crammed full of molecules and vessels endlessly shuttling enzymes and sugars from one part of the cell to another, pumping water, nutrients, and oxygen in and out of the cell. All the while, little cytoplasmic factories work 24/7, cranking out sugars, fats, proteins, and energy to keep the whole thing running and feed the nucleus. The nucleus is the brains of the operation inside every nucleus within each cell in your body, there's an identical copy of your entire genome. That genome tells cells when to grow and divide and makes sure they do their jobs, whether that's controlling your heartbeat or helping your brain understand the words on this page.

Defler paced the front of the classroom telling us how mitosis — the process of cell division — makes it possible for embryos to grow into babies, and for our bodies to create new cells for healing wounds or replenishing blood we've lost. It was beautiful, he said, like a perfectly choreographed dance.

All it takes is one small mistake anywhere in the division process for cells to start growing out of control, he told us. Просто один enzyme misfiring, just один wrong protein activation, and you could have cancer. Mitosis goes haywire, which is how it spreads.

"We learned that by studying cancer cells in culture," Defler said. He grinned and spun to face the board, where he wrote two words in enormous print: HENRIETTA LACKS.

Henrietta died in 1951 from a vicious case of cervical cancer, he told us. But before she died, a surgeon took samples of her tumor and put them in a petri dish. Scientists had been trying to keep human cells alive in culture for decades, but they all eventually died. Henrietta's were different: they reproduced an entire generation every twenty-four hours, and they never stopped. They became the first immortal human cells ever grown in a laboratory.

"Henrietta's cells have now been living outside her body far longer than they ever lived inside it," Defler said. If we went to almost any cell culture lab in the world and opened its freezers, he told us, we'd probably find millions — if not billions — of Henrietta's cells in small vials on ice.

Her cells were part of research into the genes that cause cancer and those that suppress it they helped develop drugs for treating herpes, leukemia, influenza, hemophilia, and Parkinson's disease and they've been used to study lactose digestion, sexually transmitted diseases, appendicitis, human longevity, mosquito mating, and the negative cellular effects of working in sewers. Their chromosomes and proteins have been studied with such detail and precision that scientists know their every quirk. Like guinea pigs and mice, Henrietta's cells have become the standard laboratory workhorse.

"HeLa cells were one of the most important things that happened to medicine in the last hundred years," Defler said.

Then, matter-of-factly, almost as an afterthought, he said, "She was a black woman." He erased her name in one fast swipe and blew the chalk from his hands. Class was over.

As the other students filed out of the room, I sat thinking, That's it? That's all we get? There has to be more to the story.

I followed Defler to his office.

"Where was she from?" Я спросил. "Did she know how important her cells were? Did she have any children?"

"I wish I could tell you," he said, "but no one knows anything about her."

After class, I ran home and threw myself onto my bed with my biology textbook. I looked up "cell culture" in the index, and there she was, a small parenthetical:

In culture, cancer cells can go on dividing indefinitely, if they have a continual supply of nutrients, and thus are said to be "immortal." A striking example is a cell line that has been reproducing in culture since 1951. (Cells of this line are called HeLa cells because their original source was a tumor removed from a woman named Henrietta Lacks.)

That was it. I looked up HeLa in my parents' encyclopedia, then my dictionary: No Henrietta.

As I graduated from high school and worked my way through college toward a biology degree, HeLa cells were omnipresent. I heard about them in histology, neurology, pathology I used them in experiments on how neighboring cells communicate. But after Mr. Defler, no one mentioned Henrietta.

When I got my first computer in the mid-nineties and started using the Internet, I searched for information about her, but found only confused snippets: most sites said her name was Helen Lane some said she died in the thirties others said the forties, fifties, or even sixties. Some said ovarian cancer killed her, others said breast or cervical cancer.

Eventually I tracked down a few magazine articles about her from the seventies. Ebony quoted Henrietta's husband saying, "All I remember is that she had this disease, and right after she died they called me in the office wanting to get my permission to take a sample of some kind. I decided not to let them." Jet said the family was angry — angry that Henrietta's cells were being sold for twenty-five dollars a vial, and angry that articles had been published about the cells without their knowledge. It said, "Pounding in the back of their heads was a gnawing feeling that science and the press had taken advantage of them."

The articles all ran photos of Henrietta's family: her oldest son sitting at his dining room table in Baltimore, looking at a genetics textbook. Her middle son in military uniform, smiling and holding a baby. But one picture stood out more than any other: in it, Henrietta's daughter, Deborah Lacks, is surrounded by family, everyone smiling, arms around each other, eyes bright and excited. Except Deborah. She stands in the foreground looking alone, almost as if someone pasted her into the photo after the fact. She's twenty-six years old and beautiful, with short brown hair and catlike eyes. But those eyes glare at the camera, hard and serious. The caption said the family had found out just a few months earlier that Henrietta's cells were still alive, yet at that point she'd been dead for twenty-five years.

All of the stories mentioned that scientists had begun doing research on Henrietta's children, but the Lackses didn't seem to know what that research was for. They said they were being tested to see if they had the cancer that killed Henrietta, but according to the reporters, scientists were studying the Lacks family to learn more about Henrietta's cells. The stories quoted her son Lawrence, who wanted to know if the immortality of his mother's cells meant that he might live forever too. But one member of the family remained voiceless: Henrietta's daughter, Deborah.

As I worked my way through graduate school studying writing, I became fixated on the idea of someday telling Henrietta's story. At one point I even called directory assistance in Baltimore looking for Henrietta's husband, David Lacks, but he wasn't listed. I had the idea that I'd write a book that was a biography of both the cells and the woman they came from — someone's daughter, wife, and mother.

I couldn't have imagined it then, but that phone call would mark the beginning of a decadelong adventure through scientific laboratories, hospitals, and mental institutions, with a cast of characters that would include Nobel laureates, grocery store clerks, convicted felons, and a professional con artist. While trying to make sense of the history of cell culture and the complicated ethical debate surrounding the use of human tissues in research, I'd be accused of conspiracy and slammed into a wall both physically and metaphorically, and I'd eventually find myself on the receiving end of something that looked a lot like an exorcism. I did eventually meet Deborah, who would turn out to be one of the strongest and most resilient women I'd ever known. We'd form a deep personal bond, and slowly, without realizing it, I'd become a character in her story, and she in mine.

Deborah and I came from very different cultures: I grew up white and agnostic in the Pacific Northwest, my roots half New York Jew and half Midwestern Protestant Deborah was a deeply religious black Christian from the South. I tended to leave the room when religion came up in conversation because it made me uncomfortable Deborah's family tended toward preaching, faith healings, and sometimes voodoo. She grew up in a black neighborhood that was one of the poorest and most dangerous in the country I grew up in a safe, quiet middle-class neighborhood in a predominantly white city and went to high school with a total of two black students. I was a science journalist who referred to all things supernatural as "woo-woo stuff" Deborah believed Henrietta's spirit lived on in her cells, controlling the life of anyone who crossed its paths. Including me.

"How else do you explain why your science teacher knew her real name when everyone else called her Helen Lane?" Deborah would say. "She was trying to get your attention." This thinking would apply to everything in my life: when I married while writing this book, it was because Henrietta wanted someone to take care of me while I worked. When I divorced, it was because she'd decided he was getting in the way of the book. When an editor who insisted I take the Lacks family out of the book was injured in a mysterious accident, Deborah said that's what happens when you piss Henrietta off.

The Lackses challenged everything I thought I knew about faith, science, journalism, and race. Ultimately, this book is the result. It's not only the story of HeLa cells and Henrietta Lacks, but of Henrietta's family — particularly Deborah — and their lifelong struggle to make peace with the existence of those cells, and the science that made them possible.

Excerpted from The Immortal Life of Henrietta Lacks by Rebecca Skloot Copyright 2010 by Rebecca Skloot. Excerpted by permission of Crown, a division of Random House Inc. All rights reserved.


Смотреть видео: Бессмертные клетки HeLa или как Раковые клетки совершили и прорыв в науке (December 2022).