Почему ее клетки так важны?

Джордж Гей был прав. Действительно, клетки HeLa стали долгожданным событием для исследователей всего мира. Эта популяция клеток, идентичная во всех лабораториях мира, позволила ученым быстро получать и независимо друг от друга подтверждать все новые и новые данные. Можно смело сказать, что гигантский прыжок молекулярной биологии в конце прошлого века был обусловлен возможностью культивировать клетки in vitro. Клетки HeLa — первые бессмертные человеческие клетки, которые когда-либо были выращены на искусственной питательной среде. Они дали возможность ученым культивировать сотни других линий раковых клеток. И хотя до сих пор не найдено условий для культивирования нетрансформированных клеток, раковые клетки в большинстве своем являются адекватной моделью для поиска ответов на вопросы, задаваемые учеными и медиками.

В отличие от обычной популяции человеческих клеток, которые делятся от 40 до 50 раз, прежде чем умереть, клетки HeLa способны делиться бесконечно.

Нормальные клетки человека имеют кариотип, состоящий из 46 хромосом, в то время как клетки HeLa — от 76 до 80 хромосом, в значительной степени мутированных [6]. Появление этого отклонения от нормального кариотипа связано с вирусом папилломы человека (ВПЧ) HPV18, ответственного почти за все случаи рака шейки матки. ВПЧ «вставляет» свою ДНК в клетку-хозяина, в результате чего она начинает синтезировать протеин, который связывается и инактивирует белок p53, известный как хранитель генома из-за его роли в пред-отвращении мутации и подавлении опухоли. Поэтому инактивация белка р53 может иметь катастрофические последствия [7].

Даже по сравнению с другими раковыми клетками клетки HeLa растут чрезвычайно быстро. В свое время доктор Дж. Гей был поражен, увидев, что в течение 24 ч культивирования своего первого образца HeLa количество клеток удвоилось. Причиной этой аномалии служит активность фермента теломеразы HeLa. Так, в процессе деления нормальной клетки повторяющиеся короткие последовательности ДНК на концах всех хромосом, известные как теломеры, сокращаются вследствие снижения активности данного фермента [8]. Это приводит к старению и, в конечном счете, к апоптозу и гибели клеток. Нормальные клетки имеют максимальное количество делений прежде, чем эти теломеры истощаются. А в клетках HeLa, за счет высокой активности теломеразы, теломеры удлиняются, достигая при этом неограниченной репликативной возможности [9]. Эта аномалия позволяет клеткам HeLa делиться бесконечно, что делает их сейчас старше возраста Генриетты на момент ее смерти.

Этой клеточной культуре ученый мир обязан многими замечательными достижениями. Например, без клеток HeLa была бы невозможна разработка в 1953 г. вирусологом Национального фонда детского паралича Джонасом Солком (Jonas Salk) вакцины против полиомиелита из инактивированных вирусов [4]. Это был большой и многообещающий научный успех, но прежде чем применять новый препарат на людях, его необходимо было испытать на живых человеческих клетках. Популяция клеток HeLa оказалась совершенным инструментом. Они не только быстро росли, что позволяло своевременно накопить огромное количество клеток, необходимых для исследования, но и, как оказалось, легко заражались вирусом полиомиелита. Менее чем за 1 год вакцина была готова для применения на пациентах [10].

После успешного использования клеток HeLa для получения вакцины вируса полиомиелита линии культур клеток человека стали незаменимыми для выделения и культивирования ряда других вирусов, производства антител, интерферона, противоопухолевых химиопрепаратов. С тех пор список прорывных технологий и достижений с использованием клеток HeLa стал постоянно пополняться. Они повсе-дневно используются для вирусологических исследований, изучения таких заболеваний, как рак, СПИД, для оценки воздействия радиации и токсичных веществ, составления генетических карт, развития методов клеточной инженерии и решения огромного количества других научных задач [5].

В конце 60-х годов XX века НеLa и другие клеточные культуры дали толчок для возникновения генетической инженерии (условно относят к 1972 г.), когда в США П. Бергом (Paul Naim Berg) и его коллегами из Стэнфордского университета была создана первая рекомбинантная молекула ДНК. Открылась возможность целенаправленно конструировать искусственные генетические программы и многие нужные лекарственные препараты [11].

В декабре 1960 г. клетки HeLa полетели в космос на советском космическом аппарате «Спутник-6», в последующем они побывали в космосе еще несколько раз. Результаты показали, что HeLa хорошо себя чувствуют не только в земных условиях, но и в невесомости. С тех пор HeLa применяли для клонирования (в том числе знаменитой овечки Долли), многочисленных генетических исследований, отработки методов искусственного оплодотворения и для тысяч других исследований. С 1972 г. эти клетки активно используются в международной программе совместной борьбы с раком, при участии медиков всего мира [5].

Благодаря клеткам HeLa была выявлена связь ВПЧ и раком шейки матки, а также роль теломеразы в пред-отвращении деградации хромосом. За это Харальд цур Хаузен в 2008 г. и Элизабет Блэкберн, Кэрол Грейдер и Джек Шостак в 2011 г. были удостоены двух Нобелевских премий [12, 13].

«Мать вирусологии, клеточных и тканевых технологий, биотехнологии, современной медицины» — вот далеко не полный перечень эпитетов, которые заслужила за многие десятилетия эта клеточная культура.

Таким образом, невольный вклад Генриетты Лакс в медицину бесценен, за более чем полувековое служение науке и человечеству клеточная культура HeLa стала неоценимой и неотъемлемой частью биомедицинских исследований (рис. 3).