СУХУМ, 8 фев - Sputnik. Разработка вакцины от полиомиелита, выявление связи рака с вирусом папилломы человека, открытие механизма проникновения SARS-CoV-2 в клетку — всем этим мы обязаны культуре клеток HeLa, широко применяемой в лабораториях по всему миру. Читайте в материале Татьяны Пичугиной для РИА Новости.
Имя засекречено
В феврале 1951 года в клинику Джонса Хопкинса обратилась молодая женщина — Генриетта Лакс. Ее беспокоили кровянистые выделения в дни отсутствия месячных. При осмотре врач обнаружил 23-сантиметровую опухоль шейки матки. Ничего подобно он раньше не видел. Биопсия показала, что это рак — эпидермальная карцинома.
Джордж Джей, руководитель лаборатории исследования клеток тканей при клинике Хопкинса, давно искал подходящую модель, на которой можно испытывать лекарства от рака. При повторном визите Генриетты он взял образцы опухоли для исследования, не уведомив пациентку, что было обычно в те времена.
Джей размножил опухолевые клетки из образца и увидел: колония живет и развивается. Выделив одну клетку, ученый дал начало первой линии, которая могла бесконечно расти в лаборатории и служить моделью для разных экспериментов. Он назвал ее HeLa, зашифровав первые буквы имени Генриетты Лакс.
По иронии судьбы 4 октября 1951 года, в день, когда Джордж Джей показал на телевидении клеточную линию HeLa, Генриетта Лакс скончалась в больнице. Ей шел тридцать второй год. Дома в городе Тернер в Южной Вирджинии, где она работала на табачном поле, остались муж и пятеро детей. А ее клетки живут и поныне. Они очень неприхотливы и устойчивы, переносят длительную заморозку и консервацию. Сейчас их культивируют в тысячах лабораторий.
Причину аномальности HeLa поняли гораздо позже. В 1961 году американский ученый Леонард Хейфлик показал, что в лабораторных условиях обычные здоровые клетки человека начинают стареть примерно через 50 делений, а затем погибают.
Количество делений зависит от длины окончаний хромосом — теломеров: чем старше организм, тем они короче. Ограничение на число делений называют пределом Хейфлика. Преодолеть его для обычных клеток на искусственной питательной среде не удается до сих пор. У раковых же клеток этот предел отсутствует.
Противоречия вокруг HeLa
Спустя десяток лет после создания линии HeLa выяснилось, что клетки могут заражать другие колонии, перемещаясь по воздуху или, например, на грязных руках. В те годы еще не выработали стандарты стерильности, что приводило к многочисленным ошибкам в экспериментах.
В 1970-е появились вопросы и к их генетической чистоте. Ученым пришлось разыскать семью Генриетты и взять образцы у потомков, чтобы составить карту генов. Родственники были поражены, что клетки до сих пор живы, — и смущены тем, что их взяли без ее согласия.
В 1976 году в журнале Rolling Stone вышла статья с историей Генриетты Лакс. Тогда впервые широкая общественность узнала имя человека, чьи клетки дали начало бессмертной линии HeLa. Это породило этическую дилемму, особенно с учетом того, что женщина была афроамериканкой.
Этический вопрос вновь всколыхнул научный мир в 2010-м, после выхода книги "Бессмертные клетки Генриетты Лакс" американской журналистки Ребекки Склут, где история описана с точки зрения членов ее семьи.
В 2013-м ученые расшифровали геном киотской версии линии HeLa для проекта ENCODE. Вместо 46 хромосом, как в обычных клетках, в них обнаружили лишние копии — всего от 76 до 80 хромосом, большинство сильно измененных. Многие гены в них тоже многократно дублированы, иногда по пять-шесть раз. Было ли так в самом первом образце, сейчас сказать невозможно. Но это могло послужить причиной агрессивного рака у Лакс.
Тогда же авторы отозвали статьи с расшифровками генома HeLa из соображений приватности. Национальные институты здоровья США пришли к соглашению: геном будут хранить в базе данных под контролем рабочей группы, куда войдут и родственники Генриетты. Чтобы использовать клетки, нужно согласиться с условиями семьи Лакс и, кроме того, упоминать ее в научных публикациях.
Открытия одно за другим
Клеточная линия HeLa позволила стандартизировать научные исследования, сравнивать между собой результаты разных экспериментов. Открытия не заставили себя ждать.
В 1953 году выяснилось, что HeLa хорошо заражаются тремя вирусами полиомиелита. Это помогло разработать инактивированную вакцину — американский вирусолог Джонас Солк тестировал ее именно на клетках HeLa. Впоследствии препарат применяли во всем мире.
В 1960-е HeLa участвовали в космических экспериментах на советских аппаратах "Восток". В начале нулевых их отправили на станцию "Мир", чтобы изучить повреждение генома космической радиацией.
В 1984 году ученые из Германии обнаружили в нескольких раковых линиях, включая HeLa, вирус папилломы человека — HPV18. И выдвинули версию, что клетки переродились именно из-за этой инфекции. За доказательство гипотезы в 2008-м руководитель исследований Харальд цур Хаузен получил Нобелевскую премию. Сейчас известно, что этот вирус в ответе за большинство случаев рака шейки матки.
В самом начале эпидемии COVID-19 ученые пытались понять, как коронавирус проникает в клетки, обманывая мембранную защиту.
Для этого использовали различные линии, в том числе HeLa. Было известно, что SARS-CoV, "старший брат" SARS-CoV-2, цепляется к рецептору ACE2 на мембране и входит в нее. Возможно, такой же механизм работает и с новым коронавирусом. Выяснилось, однако, что SARS-CoV-2 плохо заражает HeLa, поскольку синтезирует мало рецептора. Тогда китайские ученые изменили геном так, что клетки стали выделять на поверхности полноразмерный белок ACE2 и впускать с его помощью вирус. Так исследователи доказали, что это и есть входные ворота для инфекции.
Сейчас клеточная линия HeLa служит для испытаний вакцин-кандидатов против COVID-19, изучения спайк-белка, которым коронавирус цепляется за мембрану, анализа РНК-генома разных коронавирусов в человеческих клетках — и участвует во множестве других исследований.
По грубым оценкам, за все время существования HeLa ученые вырастили более 50 миллионов тонн клеток и опубликовали более 70 тысяч статей с результатами, полученными с помощью этой линии. В 2017 году американский художник Кадир Нельсон назвал Генриетту Лакс "матерью современной медицины".
