提起HeLa細胞，學(xué)生物/醫(yī)學(xué)的你一定不陌生。這是一種宮頸癌細胞的細胞系，被廣泛應(yīng)用于腫瘤研究、生物實驗或者細胞培養(yǎng)。但是，HeLa細胞又有著許多的傳奇故事，你知不知道呢？
本文經(jīng)授權(quán)轉(zhuǎn)載自微信公眾號：金唯智生物科技
起源之時
1951年，美國馬里蘭州的一位婦女海瑞塔·拉克絲（Henrietta Lacks）因為腹痛，到附近的約翰·霍普金斯醫(yī)院進行檢查。醫(yī)生在她的子宮頸上發(fā)現(xiàn)了一個紫色的腫瘤。這個“紫葡萄”模樣的腫瘤表面光滑，稍微一碰就會流血。經(jīng)診斷，拉克絲屬于晚期宮頸癌，并很快做了手術(shù)。
但拉克絲并不知道，當(dāng)她躺在手術(shù)臺上的時候，實施手術(shù)的外科醫(yī)生還做了另一件事情。在沒有告知患者的情況下，這位醫(yī)生取下了腫瘤組織的樣本。當(dāng)時，他正因為對良性腫瘤的激進治療而備受爭議，他希望對不同類型的宮頸癌細胞進行培養(yǎng)，從而證明自己的論斷。
樣本被送到醫(yī)院的組織培養(yǎng)研究中心。研究中心的喬治·蓋伊（George Gey）正在進行另外一項研究：在人體外培養(yǎng)癌癥細胞，以解釋癌癥產(chǎn)生的原因，從而找到治療方法。
在過去的30年里，蓋伊和同事們嘗試培養(yǎng)了許多癌細胞，但每次那些癌細胞總是很快死掉，即使有少量的“幸存者”，它們也根本不會生長，無法滿足研究的需要。
可拉克絲的癌細胞卻出現(xiàn)了例外：在培養(yǎng)的第二天，它們就出現(xiàn)了生長的跡象。隨后研究員們興奮地發(fā)現(xiàn)，這些癌細胞似乎有著無限生長的能力：每隔24小時數(shù)量就增加一倍。蓋伊知道，這就是他要找的“長生不老”細胞。蓋伊博士分別取海瑞塔·拉克絲的姓和名的前兩個字給細胞命名。從此，海瑞塔·拉克絲變成了海拉（HeLa）。在不到兩年的時間里，HeLa細胞迅速傳遍世界，成為無數(shù)科學(xué)家的研究工具。
HeLa細胞系被George Gey分送給眾研究單位，并用作癌癥模式細胞研究。HeLa細胞系也被用作研究細胞信號傳導(dǎo)，在幾十年的研究過程中，HeLa細胞幫助科學(xué)家們開創(chuàng)了許多傳奇的故事。
傳奇之路
改變遺傳學(xué)
1953年，一位用HeLa細胞進行實驗的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種名為蘇木素的著色劑能夠讓細胞核的染色體清晰可見，這是科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)原來人體是有46條染色體的。利用這一發(fā)現(xiàn)，科學(xué)家成功找出了唐氏綜合癥等疾病的遺傳聯(lián)系，并逐漸掌握遺傳性疾病的診斷方法。
實現(xiàn)體細胞克隆
1954年，HeLa細胞幫助科學(xué)家實現(xiàn)了細胞克隆。當(dāng)我們聽到“克隆”一詞，首先想到的是克隆羊多利。其實在克隆動物之前，最早被克隆的是HeLa細胞。科學(xué)家利用其具有頑強生命力的特征，發(fā)明了一種分離單一細胞的方法，并讓其存活足夠長的時間來復(fù)制和創(chuàng)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、試管受精和干細胞分離等生物醫(yī)學(xué)技術(shù)奠定基礎(chǔ)。
飛向太空
1956年，HeLa細胞先于人類，隨一顆前蘇聯(lián)衛(wèi)星進入太空，開始被用于太空生物學(xué)研究。美國宇航局后來還在首次載入航天飛機中攜帶了HeLa細胞，并發(fā)現(xiàn)癌細胞在太空中繁殖更快。
實現(xiàn)基因混合
1965年，科學(xué)家通過將HeLa細胞和小鼠細胞融合，人類首次創(chuàng)造了跨物種混合體。基因混合技術(shù)不僅讓人們可以開始繪制人類基因圖譜、進行血型鑒定，也帶動了抗癌藥物赫塞汀的發(fā)明。基因混合技術(shù)的實現(xiàn)催生了全球科學(xué)家參與的人類基因組計劃。
奠定HPV疫苗的誕生
1984年，德國病毒學(xué)家哈拉爾德·楚爾·豪森發(fā)現(xiàn)人類乳頭瘤病毒新種HPV-18，他認(rèn)為是HPV-18和HPV-16引發(fā)了子宮頸癌。
豪森檢測了拉克絲的活組織切片，發(fā)現(xiàn)拉克絲感染了HPV-18病毒?？茖W(xué)家們隨后又利用HeLa細胞研究了HPV病毒的致病機理，他們發(fā)現(xiàn)HPV會將自己的DNA插入宿主細胞的DNA中，然后表達蛋白導(dǎo)致癌癥產(chǎn)生。他們還發(fā)現(xiàn)當(dāng)HPV的DNA被抑制時，宮頸癌細胞停止癌變。這些發(fā)現(xiàn)促使了HPV疫苗的產(chǎn)生，也為哈拉爾德·楚爾·豪森贏得了諾貝爾獎。
永生之謎
HPV的研究也最終揭開了拉克絲得癌癥的原因：HPV病毒DNA插入了她的11號染色體，導(dǎo)致p53基因的關(guān)閉，引發(fā)癌癥。p53是一種腫瘤抑制基因，它編碼的蛋白能夠抑制突變和腫瘤的發(fā)生。一旦發(fā)生突變，p53便失去了對細胞生長、凋亡和DNA修復(fù)的調(diào)控作用，導(dǎo)致細胞癌變。在所有惡性腫瘤中，50%以上會出現(xiàn)該基因的突變。
HPV病毒在腫瘤發(fā)生中起重要作用，幾乎所有的宮頸癌都是有它引起的。HPV的基因表達產(chǎn)物能夠間接激活端粒酶，而HeLa細胞的永生之迷就在“端粒酶”。
端粒酶在細胞中負(fù)責(zé)端粒的延長。端粒是染色體末端的一種特殊結(jié)構(gòu)，在正常人體細胞中，端粒隨著細胞分裂而逐漸縮短，其長短和穩(wěn)定性決定了細胞壽命，與細胞衰老和癌變密切相關(guān)。Hela細胞經(jīng)歷細胞分裂時可維持端粒酶活性，端粒酶不斷地延長HeLa細胞染色體的端粒，使其快速分裂，并可以無限增殖下去。
倫理之爭
目前，人們已經(jīng)很難計算，世界上到底存在著多少個HeLa細胞。美國一家專門出售HeLa細胞的公司，每周產(chǎn)量有兩萬盒，里面有超過6萬億個細胞。還有科學(xué)家估計說，如果我們能把所有的HeLa細胞都集合起來，它們的重量會超過5000萬噸——這相當(dāng)于100個帝國大廈的重量。
相比之下，細胞的主人拉克絲卻一直默默無聞。直到2010年2月，一本記錄這個傳奇故事的書籍《永生的海拉》在美國出版，這位細胞之母才真正進入公眾視野。
但海瑞塔·拉克絲這名貧窮、教育程度低的黑人，生前從未對自己細胞用于研究表示過同意。幾十年來，她的家屬一直被排除在有關(guān)研究的決策過程之外。直到 1973 年科學(xué)家們打來電話，請求提取血液樣本用于研究她的孩子從她那里遺傳獲得的基因的時候，拉克斯女士的家屬才獲悉，他們母親的細胞實際上已經(jīng)遍布全球。
而今，美國國家衛(wèi)生研究院在已與拉克斯家族達成協(xié)議，將拉克斯基因組使用的決定權(quán)授予他們。這一協(xié)議是拉克絲傳奇中的一個里程碑。它也讓人們注意到，在基因研究的益處和基因被研究的人士（及其親屬）隱私權(quán)受侵犯的風(fēng)險之間，尚欠缺一些保持平衡的政策。
污染之王
除了為生命科學(xué)領(lǐng)域的研究帶來極大便利，HeLa細胞也因其特性干擾和毀掉了許多的研究成果。
1966年Stanley Gartler通過對同工酶表達水平的鑒定，首次提出來源于18個獨立個體的細胞系，如正常腸上皮細胞（Int-407）、正常羊膜細胞（WISH）、正常肝細胞（Chang liver）、喉癌（Hep-2）和口腔癌（KB），可能全是Hela細胞的觀點。
1981年，科學(xué)家Walter Nelson-Rees在利用核型分析對細胞進行鑒定后，才證實了細胞庫中的一系列細胞系確實存在著大量的HeLa細胞交叉污染，并將該成果發(fā)表于Science期刊上。Walter Nelson-Rees畢生都在研究控制HeLa細胞蔓延的方法，但臨終前承認(rèn)自己的努力是徒勞的，并稱HeLa細胞“像是在某個地方跳舞”，永不滅亡。
HeLa細胞蔓延的問題現(xiàn)在也沒有得到解決。所以，HeLa細胞就因經(jīng)常更換馬甲且混跡在各類細胞系中，而被冠以了細胞界“隔壁老王”的稱號。
好了，HeLa細胞前世今生的故事就講到這里。對比細胞房里的其他細胞，你一定在感謝自己的HeLa細胞是這么好養(yǎng)活。但是也請別忘記，這株細胞背后還有這么多的傳奇故事。
