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永生传奇:HeLa

无辣不欢 生信者言 2022-03-29

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HeLa细胞,第一个人工培养的永生细胞,诞生至今已经整整66年。它飞入过太空,承受过原子弹爆炸;它散布于世界上各个角落,每天都与无数的科研人员打交道,推动了一系列重大的研究。


传奇的历史,传奇的细胞,有着怎样传奇的故事,让我们一探究竟。


HeLa细胞



 

所有的HeLa细胞连起来,可绕地球3圈




HeLa细胞比人类更早进入太空,并且见证了人类第一次进入外太空。




迄今为止,所有人工培养的HeLa细胞加起来共重5000万吨,相当于100个帝国大厦的重量。




据PubMed统计,超过90000份已发表论文与HeLa细胞有关,是发表论文最多的细胞。




 起源:一个意外的细胞系


1951129日,一位名叫海瑞塔·拉克丝(Henrietta·Lacks)的美国黑人妇女前往约翰霍普金斯医院检查身体,被确诊为宫颈癌。在接受治疗过程中,医生从她的子宫肿瘤上取下组织样品,并送往乔治·盖伊的实验室中培养。


盖伊博士为了培养人类细胞,已经反复试验20多年,最终都以失败告终,因为人类的细胞只能分裂40-50次,随后便会死亡。


直到拿到海瑞塔·拉克丝的子宫肿瘤组织样品,盖伊博士惊喜的发现从肿瘤组织分离出来的细胞可以生长,它们每24小时增殖一次,并且具有无限增殖的能力。盖伊博士分别取海瑞塔·拉克丝的姓和名的前两个字给细胞命名。从此,海瑞塔·拉克丝变成了海拉(HeLa)。不幸的是,由于癌细胞扩散,海瑞塔·拉克丝于195110月逝世。


盖伊博士并没有将他新发现的宝藏据为己有,而是把HeLa细胞分享给了他的同事们,在不到两年的时间里,永生细胞HeLa迅速传遍世界,成为无数科学家的研究工具。


海瑞塔·拉克丝死了,但她的细胞永远活着。


 

 永生之谜


HeLa细胞为何如此特别,能异于其他人类细胞无限增殖?在海瑞塔·拉克丝逝世30多年之后,科学家们终于找到了答案。


1984年,德国病毒学家哈拉尔德·楚尔·豪森发现人类乳头瘤病毒新种HPV-18,他认为是HPV-18HPV-16引发了子宫颈癌。豪森检测了拉克丝的活组织切片,发现拉克丝感染了HPV-18病毒。科学家们随后又利用HeLa细胞研究了HPV病毒的致病机理,他们发现HPV会将自己的DNA插入宿主细胞的DNA中,然后表达蛋白导致癌症产生。他们还发现当HPVDNA被抑制时,宫颈癌细胞停止癌变。这些发现促使了HPV疫苗的产生,也为哈拉尔德·楚尔·豪森赢得了诺贝尔奖。


HPV的研究也最终揭开了拉克丝得癌症的原因HPV病毒DNA插入了她的11号染色体,导致p53基因的关闭,引发癌症。p53是一种肿瘤抑制基因,它编码的蛋白能够抑制突变和肿瘤的发生。一旦发生突变,p53便失去了对细胞生长、凋亡和DNA修复的调控作用,导致细胞癌变。在所有恶性肿瘤中,50%以上会出现该基因的突变。


HPV病毒在肿瘤发生中起重要作用,几乎所有的宫颈癌都是有它引起的。HPV的基因表达产物能够间接激活端粒酶,而HeLa细胞的永生之迷就在“端粒酶”


端粒酶不断地延长HeLa细胞染色体的端粒,使其快速分裂和无限增殖。端粒酶在细胞中负责端粒的延长。端粒是染色体末端的一种特殊结构,在正常人体细胞中,端粒随着细胞分裂而逐渐缩短,其长短和稳定性决定了细胞寿命,与细胞衰老和癌变密切相关。端粒酶通过延长缩短的端粒,保持染色体稳定性和细胞活性,从而增强体外细胞的增殖能力。

 


 基因解码


研究人员第一次对HeLa细胞的基因组进行了测序,并被他们的发现所震惊。


原来,一切秘密都隐藏在基因里。


2013年,来自欧洲分子生物学实验室(EMBL)和德国海德堡大学的研究人员首次成功的测序了HeLa细胞的基因组。研究人员发现HeLa细胞的基因组数量以及染色体的结构都出现异常,在每个细胞的染色体上有大量的区域包含了错误的基因排序,而且正常的基因拷贝数也更少。这是一个染色体碎裂的信号,这一现象与2%-3%的癌症有关。



作为癌细胞,HeLa细胞与人类正常细胞有个巨大的差异:正常人类细胞有46条染色体,而HeLa细胞有76到80条不等的严重突变染色体。其中,正常染色体有的只有一个拷贝,有的变成了三个,甚至是四个拷贝,另外还有2025条不等的异常染色体。


一切还得从HPV病毒说起,由于感染了HPV-18病毒,HeLa细胞的染色体有多个位点插入了HPV的DNA。HPV病毒基因的插入,导致具有修复校正功能的p53蛋白突变,没有了校正机制,再加上HeLa细胞的端粒酶活性又异于常,细胞DNA的复制错误就会被无限的保留下来,造成HeLa细胞如此严重的突变。


 传奇之路




自从1951年诞生于乔治·盖伊的实验室,HeLa细胞的传奇之路便拉开序幕。在随后的60多年间,HeLa细胞在许多重大的科学进展上留下自己的足迹。


HeLa细胞传奇之路(上下划动可看长图)

HeLa细胞的贡献远远不止这些。


如果没有HeLa细胞,许多现代医学突破,如试管婴儿、基因图谱就无从谈起。毫无疑问,HeLa细胞为人类科学和医学进步做出了巨大的贡献。


 为了忘却的纪念



HeLa细胞大放异彩的背后,海瑞塔·拉克丝的名字却早已被人遗忘,甚至很多人根本不知道她的存在。


直到2010年,记录了HeLa细胞传奇故事的书籍《永生的海拉》在美国出版,海瑞塔·拉克丝这位细胞之母,才开始进入了人们的视野。同年,美国人为拉克丝树立了墓碑,上面写着这样一行字:她的细胞,将永远造福于人类。这是对海拉细胞为人类科学做出的贡献的完美注解。

 

我们无法知道海瑞塔·拉克丝在知道自己的细胞遍布世界各地,为人类科学做出如此多的贡献后,会有怎样的想法。


海瑞塔与HeLa细胞,必将继续书写传奇!




编辑:Anymore

文字:无辣不欢


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