解放军第三七一医院消化内科副主任医师
提起细胞实验,大家一定不会感到陌生,对于从事生物、医学相关行业的小伙伴而言,对细胞进行培养和研究,更是家常便饭。细胞,作为一种广泛应用于生物医学研究的重要实验材料,背后又有哪些不为人知的故事呢?接下来,就让我们一起来了解一下,与细胞实验有关的这些事儿吧。
原代细胞、细胞系和细胞株,是动物细胞工程中常用的3个名词,然而,许多人在使用时存在概念不清的情况,尤其是“细胞系”和“细胞株”,一些从事实验工作的专业人士,也常常会将两个概念混用。
首先,就让我们一起来认识一下,这几个名词背后真正的含义。
其中,原代细胞是最容易理解的,顾名思义,指的是直接从生物体获取,进行培养的细胞。与之相对应的,在体外条件下,分裂后进行持续传代培养的细胞被称为传代细胞。
那么,细胞系与细胞株之间,我们又应该如何进行区分呢?
>>>>细胞系(cell line)
原代细胞一旦经过传代培养,就可以被称为细胞系了,又根据建立的细胞系是否能够连续传代,分为有限细胞系和无限细胞系。>>>>细胞株(cell strain)
一个细胞系中,通常包含多个表型相同或不同的细胞谱系,如果通过克隆培养、物理细胞分离,或其他技术,将具有某种特性的细胞谱系分离选择出来,就得到了我们所说的“细胞株”。
在各种常见的细胞系和细胞株中,海拉(HeLa)细胞应该是最赫赫有名的一个,这是一种宫颈癌细胞的细胞系,至今仍活跃在生物和医学的研究中。电影《永生的海拉》上映,为我们展现了海拉细胞背后的故事。科学家们口中的“海拉”,其实是根据人名演化来的。1920年,一个名叫海瑞塔·拉克斯(Henrietta Lacks)的女孩出生在美国南部一个贫苦的非洲裔烟农家庭。1950年,海瑞塔·拉克斯生下自己的第5个孩子之后,在腹部发现了一个硬块,前往约翰·霍普金斯医院就诊后,她被诊断患有宫颈癌。当时,放疗还处于起步阶段。治疗宫颈癌,最常用的治疗方法,就是用放射性金属镭杀死癌细胞,而主治医生在将装满镭的试管插入海瑞塔·拉克斯的子宫颈的同时,还从癌变部位取了一小块组织,并将它送到了正在从事“体外培养恶性肿瘤细胞”的乔治·盖伊医生的实验室中,并从她姓名中各取两个字母作为标注,将其命名为“海拉(HeLa)”。1951年,年仅31岁的海瑞塔·拉克斯因病情恶化而辞世,遗体被葬在自家庭院中,与此同时,在盖伊的实验室中,海拉细胞却在不断地生长,并呈现出了超过一般人类健康细胞20倍的分裂速度,成为了名副其实的“不死细胞”!海瑞塔·拉克斯与荧光染色的海拉细胞
在此之前,一般的细胞离开人体后,一般会迅速死亡,即使侥幸存活,其活性也无法达到实验的要求,盖伊的研究因此停滞了30多年。而海拉细胞的出现,打破了研究的僵局,盖伊医生将海拉细胞无偿地送给各国的同行,用于研究和制药。
1989年,科学家在海拉细胞发现里面有一种高度活跃的端粒酶,揭示了海拉细胞可以无限繁殖的原因所在。那么什么是端粒酶呢?首先我们要了解下端粒。端粒,是染色体末端一段重复的DNA序列,随着细胞不断分裂,端粒也不断地损耗、变短,待端粒消耗殆尽,染色体受到损害,细胞便会启动凋亡机制。也就是说,端粒和细胞衰老有一定的关系。而端粒酶起到延长端粒的作用,海拉细胞中的端粒酶活跃度较高,可以不断修复因细胞分裂而损耗的端粒,进而使细胞能够无限、快速地复制分裂,一定程度上延缓了衰老。直到今天,海拉细胞依然是医学研究中十分重要的工具,据推算,全世界迄今为止培养出的海拉细胞已经超过5000万吨,其体积相当于100多栋纽约帝国大厦。与海拉细胞有关的研究成果也十分引人瞩目,其中包括小儿麻痹症疫苗的研制,白血病、血友病的治疗药物,细胞克隆、试管婴儿以及5项诺贝尔奖。然而,与海拉细胞相伴的,有关伦理问题的争议,也一直没有停息。19世纪50年代,许多医学研究工作都是在患者不知情的情况下进行的,尽管早在1947年,就已经出台了约束世界人体实验的《纽伦堡公约》,然而在美国,却迟迟没有出台规范人体实验的正规法律条款,也没有正式的研究监管机构。就连“知情同意”(informed consent)这个在今天已经成为共识的实验原则,直到1957年,才出现在一份与麻醉事故有关的民事裁决中。由于缺乏伦理规范,甚至还出现过,颇具威望的研究专家,在志愿者不知情的情况下,前后给600多人注射了海拉细胞和其他活性癌细胞,这种骇人听闻的事情。直到1965年,国立卫生研究院对于伦理问题做出规定,还有科学家认为这样会阻碍人类的科研进步。可想而知,海瑞塔·拉克斯本人的知情同意权,在当年也并没有得到应有的保护。在医学界,她的细胞是无价之宝,她的家人却毫不知情地生活在贫困中,在她去世20多年以后,他们才知道海瑞塔·拉克斯的一部分依然“活着”。为了纠正这样的历史遗留问题,美国作家丽贝卡·思科鲁特耗时十年,写成了一部记录海拉细胞传奇故事的书籍《永生的海拉》,并于2012年,用出版该书的部分收益成立了一个基金会,用于援助海瑞塔·拉克斯的亲属,以及曾经为同样的研究做出贡献的人们。
时至今日,事实已经证明,伦理规范的出台不仅不会阻碍科研的进展,合理的约束反而可以促进科技的发展。因此,无论是技术层面,还是伦理层面,很多突破性进展的取得,都与海拉细胞有着密切的关系。
因此,就像那块迟到了半个多世纪的墓碑上写的那样,“永生的海拉细胞,将永远造福人类”,无论是医学相关的从业者,还是其他人,都应该感谢这位女士为人类医学进步做出的巨大贡献。点击图片查看:天问一号到底要问什么?探火路上它将如何“乘风破浪”?
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