Бессмертные клетки Генриетты Лакс
Анна Старокадомская, «Биомолекула»
В биомедицинских исследованиях и при разработке новых видов лечения часто используют выращенные в лаборатории культуры человеческих клеток. Среди множества клеточных линий одной из самых известных является HeLa – клетки эндотелия матки. Эти клетки, «изображающие» человека в лаборатории, являются «вечными» – они могут бесконечно делиться, переносить десятки лет в морозилке, могут быть поделены на части в разных пропорциях. На своей поверхности они несут достаточно универсальный набор рецепторов, что позволяет использовать их для исследования действия различных цитокинов; они очень не прихотливы в культивировании; они очень хорошо переносят заморозку и консервацию.
В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно. Они были взяты у женщины по имени Генриетта Лакс, которая вскоре после этого умерла. Рассмотрим всю историю подробнее.
Генриетта Лакс
Генриетта Лакс была красивой чернокожей американкой (здесь она снята вместе с мужем, Дэвидом). Она жила в небольшом городке Тернер в Южной Вирджинии вместе с мужем и пятью детьми. 1 февраля 1951 года Генриетта Лакс обратилась в госпиталь Джонса Хопкинса – её беспокоили странные выделения, которые она периодически обнаруживала на своём нижнем белье. Медицинский диагноз был страшен и беспощаден – рак шейки матки. Восемь месяцев спустя, несмотря на хирургию и радиационное облучение, она умерла. Ей был 31 год.
Пока Генриетта находилась в госпитале Хопкинса, лечащий врач отправил её опухоль (цервикальная биопсия) на анализ Джорджу Гею (George Gey) – начальнику лаборатории исследования клеток тканей в госпитале Хопкинса. Напомним, что в то время культивирование клеток вне организма было только на стадии становления, и главной проблемой была предопределённая гибель клеток – после определенного количества делений вся клеточная линия погибала.
Оказалось, что клетки, обозначенные «HeLa» (акроним имени и фамилии Henrietta Lacks), размножались вдвое быстрее клеток из нормальных тканей. Такого прежде не происходило ни с какими другими клетками in vitro. Кроме того, трансформация сделала эти клетки бессмертными – у них отключилась программа подавления роста после определенного количества делений. Это открывало небывалые перспективы в биологии.
Действительно, никогда до этого момента исследователи не могли считать результаты, полученные на клеточных культурах, столь достоверными: раньше все опыты проводились на разнородных клеточных линиях, которые в конце концов погибали – иногда прежде, чем удавалось получить какие-нибудь результаты. И тут ученые получили первую стабильную и даже вечную (!) клеточную линию, достаточно адекватно имитирующую сущность организма. А когда обнаружилось, что клетки HeLa способны пережить даже пересылку по почте, Гей разослал их своим коллегам по всей стране. Очень скоро спрос на клетки HeLa вырос, и их растиражировали в лабораториях по всему миру. Они стали первой «шаблонной» клеточной линией.
Так получилось, что Генриетта умерла именно в тот день, когда Джордж Гей выступал перед телевизионными камерами, держа в руках пробирку с её клетками, и заявил, что началась новая эпоха в медицинских исследованиях – эпоха новых перспектив в поиске лекарств и исследовании жизни.
Почему её клетки так важны?
И он был прав. Линия клеток, идентичная во всех лабораториях мира, позволила быстро получать и независимо подтверждать всё новые и новые данные. Можно смело сказать, что гигантский прыжок молекулярной биологии в конце прошлого века был обусловлен возможностью культивировать клетки in vitro. Клетки Генриетты Лакс стали первыми бессмертными человеческими клетками, которые когда-либо были выращены на искусственной питательной среде. HeLa научили учёных культивировать сотни других линий раковых клеток. И, хотя до сих пор не найдено условий для культивирования нетрансформированных клеток, раковые клетки в большинстве своём являются адекватной моделью для поиска ответов на вопросы, задаваемые учёными и медиками.
Без клеток линии HeLa стала бы невозможной разработка вакцины против полиомиелита, созданной Джонасом Солком (Jonas Salk). Кстати, Солк был настолько уверен в безопасности полученной вакцины (ослабленного вируса полиомиелита), что в доказательство надёжности своего лекарства сначала вколол вакцину себе, своей жене и троим детям.
С момента смерти Генриетты Лакс клетки её опухоли непрерывно использовалась для исследования таких заболеваний как рак, СПИД, для изучения воздействия радиации и токсичных веществ, составления генетических карт и огромного количества других научных задач. В биомедицинском мире клетки HeLa стали столь же известны, как лабораторные крысы и чашки Петри. В декабре 1960 года клетки HeLa первыми полетели в космос в советском спутнике. Кстати, даже сегодня поражает размах экспериментов, проводимых тогда советскими генетиками в космосе.
На третьем космическом корабле-спутнике (01.12.1960 г.) в полёт отправились ещё больше живых объектов: две собаки – Пчёлка и Мушка, две морские свинки, две белые лабораторные крысы, 14 чёрных мышей линии С57, семь мышей-гибридов от мышей СБА и С57 и пять белых беспородных мышей. Там же поместили шесть колб с высокомутабельной и семь колб с низкомутабельной линиями дрозофил, а также шесть колб с гибридами. Кроме того, две колбы с мухами были покрыты дополнительной защитой – слоем свинца толщиной 5 г/см2. Помимо этого на корабле находились семена гороха, пшеницы, кукурузы, гречихи, конские бобы. В специальном лотке летали проростки семян лука и нигеллы. На борту корабля имелись несколько пробирок с актиномицетами, ампулы с культурой ткани человека в термостате и вне термостата, шесть пробирок с хлореллой в жидкой среде. В эбонитовых патронах находились запаянные ампулы с бактериальной культурой кишечной палочки и двумя разновидностями фага – Т3 и Т4. В специальных устройствах содержались культура клеток HeLa, лёгочная амниотическая ткань человека, фибробласты, клетки костного мозга кролика, а также контейнер с икрой и спермой лягушки. Были размещены также вирусы табачной мозаики различных штаммов, вирус гриппа.
Из статьи Н. Делоне «У истоков космической генетики» («Наука и Жизнь» № 4, 2008).
Результаты показали, что HeLa хорошо себя чувствуют не только в земных условиях, но и в невесомости. С тех пор HeLa использовали и для клонирования (предварительные опыты по пересадке ядер перед клонированием знаменитой овцы Долли проводились на HeLa), и для составления генетических карт, и для отработки искусственного оплодотворения, и тысяч других исследований (рисунок hypescience.com).
Помимо науки...
Личность самой Генриетты Лакс долгое время не афишировалась. Доктор Гей, конечно, знал о происхождении клеток HeLa, но он полагал, что конфиденциальность в этом вопросе является приоритетом, и в течение многих лет семья Лакс не знала, что это именно её клетки прославились на весь мир. После смерти доктора Гея в 1970 году тайна раскрылась. Это случилось следующим образом. Напомним, что стандарты стерильности и техники работы с клеточными линиями только зарождались, и некоторые ошибки всплывали только спустя годы. Так и в случае с клетками HeLa – спустя 25 лет учёные выяснили, что множество клеточных культур, происходящих из других типов тканей, включая клетки молочных желез и предстательной железы, оказались заражёнными более агрессивными и живучими клетками HeLa. Оказалось, что HeLa могут перемещаться с частицами пыли в воздухе или на недостаточно тщательно вымытых руках, и приживаться в культурах других клеток. Это вызвало большой скандал. В надежде решить проблему путем генотипирования (секвенирования генома, напомним, тогда ещё не изобрели), одна группа учёных разыскала родственников Генриетты и попросила дать им образцы ДНК семьи для того, чтобы составить карту генов. Таким образом тайное и стало явным.
Кстати, сейчас американцы переживают больше по поводу того, что семья Генриетты так и не получила компенсацию за использование клеток HeLa без согласия донора. Плюс и по сей день семья живет в не очень-то хорошем достатке, и материальная помощь была бы очень кстати. Но все запросы упираются в глухую стену – ответчиков давно уж нет, а Медицинская академия и другие научные структуры не хотят поддерживать разговор...
Реальное бессмертие?
Злокачественная опухоль, убившая Генриетту, сделала её клетки потенциально бессмертными. Хотела ли эта женщина бессмертия? И получила ли она его? Если сравнить первую и последнюю фотографии этой статьи (клетки HeLa под сканирующим микроскопом в псевдоцветах. Иллюстрация: Steve Gschmeissner / Science Photo Library), возникает ощущение, как в фантастическом романе – часть живого человека, искусственно размноженная, терпит миллионы испытаний, «пробует на вкус» все лекарства перед тем, как они попадут в аптеку, раздраконивается до самых что ни на есть основ молекулярными биологами во всем мире...
Конечно, всё это не имеет никакого отношения к «жизни после жизни». Мы не допускаем, что в клетках HeLa, круглый год мучимых под ламинарами лабораторий ненасытными аспирантами, существует хоть какая-то частичка души несчастной молодой женщины. Тем не менее, хочется почтить память этой женщины, поскольку её невольный вклад в медицину неоценим – клетки, оставшиеся после неё, спасли и продолжают спасать жизней больше, чем в силах сделать любой врач.
Литература
Smithsonian Magazine: Henrietta Lacks’ „Immortal“ Cells
Baltimore City Paper: Wonder Woman
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
01.07.2010