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海拉細胞(英語:Hela Cells,亦稱實驗用增殖表皮癌細胞)是生物學與醫學研究中使用的一種細胞,源自一位美國婦女海莉耶塔‧拉克斯(Henrietta Lacks)的宮頸癌細胞的細胞系。一位外科醫生從她的腫瘤上取下組織樣本,並在實驗室中進行培養,這名美國婦女在1951年死於該癌症。 HeLa細胞系被視為「不死的」(即不同於其他一般的人類細胞,此細胞株不會衰老致死,並可以無限分裂下去),至今都被不間斷的培養。此細胞系跟其他癌細胞相比,增殖異常迅速。

1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是原患者假名海倫·萊恩的縮寫。

2概述

海拉細胞,是一種人工培養,具有無限增殖能力的細胞,誕生至2013年已經整整62年了。在醫學
海拉細胞

  海拉細胞

界,海拉細胞被廣泛應用於腫瘤研究、生物實驗或者細胞培養,已經成為醫學研究中非常重要的工具。這種細胞是現有來自人體的組織培養中最早的分離細胞,在世界各地的研究室繼續培養,廣泛應用於各種研究。它們在體外容易增殖形成上皮性的細胞排列。染色體數頻率分散式為78—80,移植於人體皮下則形成腫瘤,在豚鼠的眼前房,大鼠的頰囊以及經X射線皮質酮處理的小鼠可作異種移植,由此可以認為仍保持著癌的性狀。廣泛被用作分析細胞營養要求、細胞增殖和各種細胞化學的研究材料。易從細胞群落作無性繁殖系分離,有各種變異系的報道。對脊髓灰質炎病毒、腺病毒等的病毒有敏感性,並顯示有明顯的細胞變性,在病毒研究方面的利用價值頗大。

3特點

· 可以連續傳代;
· 細胞株不會衰老致死,並可以無限分裂下去;
· 此細胞系跟其它癌細胞相比,增殖異常訊速;
· 感染性極強。

4細胞之母

海里埃塔·拉克絲,一位出生於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歲的拉克絲髮現自己的腹部出現了一個硬塊,隨即前往約翰·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採集了癌組織標本,並交給了喬治·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,並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次后,就壽終正寢了,因此無法採用人工方法使其大量增殖。
令人不解的是,從拉克絲身上採集的細胞卻沒有死亡,出現了生長跡象,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,在於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,將這組細胞命名為 「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,用於癌症研究和製藥等。海拉細胞曾被用於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,被人們用於研究失重狀態下的細胞增殖。據醫學及生物學資料庫「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個基於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,其體積相當於100多幢紐約帝國大廈。當年,拉克絲並不知道自己的細胞已經被用於醫學研究。1951年10月4日,由於癌症擴散到了全身,拉克絲病逝於約翰·霍布金斯大學醫院隔離病房。拉克絲的遺體,被埋葬於自家的庭院,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著積極作用。
美國莫爾豪斯醫科大學的羅蘭德·帕蒂略教授,為了稱頌海里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。海里埃塔,是一位聖女貞德那樣的歷史英雄。」2010年3月,帕蒂略教授捐款為拉克絲樹立了墓碑。墓碑上鐫刻著這樣一行字:「她的細胞,將永遠造福於人類。」

5遺傳關係

· 得益於海拉細胞,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,一種名為蘇木蘇的著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繫,並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徵,發明了一種分離單一細胞的方法,並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。通過將海拉細胞和小鼠細胞融合,人類首次創造了跨物種混合體。基因泥合技術不僅讓人們成功繪製人類基因圖譜、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於染色體處遺傳,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,產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桿菌DNA,明白了細菌如何侵襲人類細胞。

6應用

海拉細胞系被George Gey分送給眾研究單位(並未通知拉克斯本人也未得到她的許可),並用作癌症模式細胞(model cancer cells)研究。HeLa細胞系也被用作研究細胞信號傳導(cellular signal transduction)。
· 1952年研究人員用各種從腮腺炎、麻疹到皰疹疾病組織分離來的病毒感染海拉細胞,由此現代病毒學產生。
· 1956年,海拉細胞先於人類,隨一顆前蘇聯衛星進入太空,開始被用於太空生物學研究。美國宇航局後來還在首次載入太空梭中攜帶了海拉細胞,並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)會導致癌症,這項發現後來讓這名德國人獲得了諾貝爾獎,也向HPV疫苗的成功研製邁出了第一步。
· 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。

7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(Hela Cells)的基因組。研究人員提供了一個高解析度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。這項研究將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。特別是,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號,這一現象與2%-3%的癌症有關。這些基因現象可以將來用於海拉細胞的研究,並從中得出更重要的生物學結論。

8爭議

2013年3月初,當Lars Steinmetz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將自身置於生物倫理學的風暴中心。
Steinmetz與他的團隊在位於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於檢驗基因變異如何對基本的生物功能產生影響,並且他們願意將研究成果與眾多其他致力於研究海拉細胞系的科學家分享。
但是Henrietta Lacks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
海拉

  海拉

物倫理學家卻不這樣認為。他們批判將基因序列公開發布這一行為,認為海拉細胞系的提取並未獲得Lacks本人的同意(於1951年她死後獲取),並且Steinmetz與他的團隊發布的研究成果可能會泄露依然健在的Lacks後代的基因特徵。
作為回應,Steinmetz與他的團隊將基因組數據從公共資料庫中移除。Steinmetz說:「我們感到很驚訝,根本沒想到會導致這樣的後果。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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