سلول های HeLa چیست؟

سلول های HeLa به مجموعه‌ای از لاین سلولی متعلق به سویه‌ای اطلاق می‌شود که از سال 1951 به‌طور مداوم کشت می‌شوند. در مقایسه با سایر سلول‌های انسانی، سلول‌های HeLa تنها سلول‌هایی بودند که در شرایط آزمایشگاهی زنده ماندند (و هنوز هم هستند). به این ترتیب، آنها اغلب به عنوان اولین (و تا کنون، تنها) سلول های انسانی جاودانه در نظر گرفته می شوند که تا کنون کشت شده اند.

تاریخچه مختصر سلول هلا

در سال 1951، یک زن 31 ساله آفریقایی-آمریکایی به نام هنریتا لاکس به دلیل وجود توده ای در شکمش به بیمارستان جان هاپکینز در بالتیمور آورده شد. تشخیص داد شد که لاکس از یک نوع سرطان تهاجمی (آدنوکارسینوم دهانه رحم یا تومور آدنو اپیدرموئید) رنج می‌برد. پزشکان سعی کردند با استفاده از قرار دادن لوله های پرتو درمانی (براکی تراپی) آن را درمان کنند.

در طول درمان، پزشک او بدون اطلاع یا رضایت او، تکه‌ای از تومور سرطانی او را برای مطالعات برداشت. در طی سال‌های مختلف، جراح، نمونه‌های بافتی از بیماران دیگر را برای مطالعات تحقیقاتی سرطان (به رهبری مدیر وقت آزمایشگاه کشت بافت جان هاپکینز، دکتر جورج گی) با هدف یافتن درمانی برای سرطان جمع‌آوری می‌کرد. اگرچه بسیاری از بافت های سرطانی دیگر کشت شده بودند، اما در عرض چند نسل با شکست مواجه شده بودند.

با این حال، کشت آزمایشگاهی بافت لاکس با موفقیت انجام شد. میلیون‌ها سلول او که به سلول‌های HeLa شناخته می‌شوند، هنوز هم زنده هستند.

* نام HeLa (برای سلول های HeLa) از دو حرف اول نام Henrietta و نام خانوادگی Lacks گرفته شده است.

* هویت هنریتا لاکس در دهه 1970 فاش شد.

مسائل آلودگی سلول های HeLa

در سال 1967،محققین دریافتند که سلول های هلا رده های سلولی دیگر انسان را آلوده کرده است. این، و همچنین یافته‌های اضافی مربوط به آلودگی، یک کشف مهم بود که بر ارزیابی مجدد ذخایر کشت بافت توسط ATCC (مجموعه کشت نوع آمریکایی) و آزمایشگاه کشت سلولی در آزمایشگاه علوم زیستی دریایی تأثیر گذاشت. بنابراین آلودگی سلولی HeLa یک موضوع مهم آلودگی محیط کشت را برای جامعه علمی آشکار کرده بود. به عنوان مثال، بر طبق یکی از مطالعات، رده های سلولی سرطانی از بافت پستان انسان دارای آلودگی درون و بین گونه ای هستند.

اهمیت آلودگی سلول های HeLa

از طریق آلودگی رده های سلولی توسط عامل دیگری، ویژگی های خاصی از آلاینده را می توان به رده سلولی مورد بررسی نسبت داد و در نتیجه بر نتایج مطالعه تأثیر می گذارد. در تحقیقات علمی، این یک موضوع واقعی بود که باید به آن پرداخته می شد. بنابراین، این کشف از این جهت که آگاهی و نیاز به مدیریت بهتر نمونه‌های بیولوژیکی (سلول‌ها، بافت‌ها و غیره) را برای جلوگیری از آلودگی افزایش داد، یک کشف مهم بود.

سه ویژگی اصلی HeLa cells

در مقایسه با سایر سلول‌های انسانی که محققان تلاش کرده‌اند کشت و پرورش دهند، سلول‌های HeLa دارای ویژگی‌های منحصربه‌فرد زیر هستند:

سرطانی

سلول های HeLa که از بافت سرطانی به دست می‌آیند هم جزئی از سلول‌های سرطانی هستند. بنابراین ویژگی‌های ژنتیکی متفاوتی در مقایسه با سلول‌های طبیعی انسان دارند.

به دنبال مطالعات ژنتیکی روی سلول، مشاهده شد که مانند بسیاری از سلول های تومور دیگر، سلول HeLa حاوی خطاهای زیادی در ژنوم خود است. در مقایسه با سلول طبیعی با 46 کروموزوم، رونوشت‌های کروموزوم سلول (HeLa) بین 76 تا 80 کروموزوم دارند که تعداد زیادی از این کروموزوم‌ها به شدت جهش یافته‌اند.

طبق مطالعات اخیر، سلول‌های HeLa حاوی DNA ویروس HPV (ویروس پاپیلومای انسانی) هستند. HPV عامل اصلی سرطان دهانه رحم است که با وارد کردن DNA آن به سلول های میزبان عمل می کند.

DNA به دست آمده پروتئینی (پروتئین اتصال p53) تولید می کند که از ترمیم جهش و سرکوب تومور توسط p53 جلوگیری می کند. در سلول‌های HeLa، نشان داده شد که این به تغییرات در بیان microRNA و در نهایت به رشد پربار سلول‌ها در کشت کمک می‌کند.

نرخ رشد بالا

در مقایسه با سلول‌های طبیعی، سلول‌های HeLa حتی با در نظر گرفتن وضعیت سرطانی‌شان، به‌طور غیرعادی سریع رشد می‌کنند. رشد آسان آنها علاوه بر رشد سریعشان (دوبرابر در یک دوره 24 ساعته)، این سلول ها را برای مطالعات تحقیقاتی در مقیاس بزرگ ایده آل کرده است.

همچنین به دلیل توانایی شان در تکثیر سریع، سلول‌های HeLa می‌توانند به راحتی سایر رده‌های سلولی را در کشت آلوده کرده و رشد کنند.

* رشد سریع غیرمعمول سلول های HeLa به این واقعیت نسبت داده شده است که لاکس به سیفلیس و HPV مبتلا بوده.  وجود ژنوم HPV و همچنین سیفلیس، سیستم ایمنی را در چنین مواردی سرکوب می‌کند و در نتیجه امکان تکثیر سلول‌ها را فراهم می‌کند.

نامیرا

سلول‌های HeLa به‌عنوان «سلول‌های جاودانه» به‌طور مکرر تقسیم می‌شوند که به محققان اجازه داده است آنها را در 6 دهه گذشته پرورش دهند. این جنبه از سلول ها به بیان تلومراز بیش فعال نسبت داده می شود که امکان بازسازی تلومرها در هر تقسیم را فراهم می کند.

در نتیجه، این امر از پیری سلولی جلوگیری کرده است که به نوبه خود اجازه داده است تقسیم سلولی برای مدت طولانی ادامه یابد.

اهمیت سلول های HeLa

1. در مقایسه با سلول های طبیعی انسان، سلول های HeLa دارای تعدادی ویژگی منحصر به فرد هستند که آنها را برای مطالعات پزشکی و بیولوژیکی بسیار مهم می کند.
2. از آنجایی که آنها جاودانه هستند، می توان آزمایش هایی را روی سلول های یکسان (کلون های سلول های HeLa اصلی) انجام داد. این مزیت قابل توجهی است که سلول های طبیعی و سالم انسان فاقد آن هستند.

مضرات سلول های HeLa

در حالی که سلول های HeLa دارای چندین مزیت هستند که آنها را در مطالعات پزشکی و بیولوژیکی بسیار مفید کرده است، آنها همچنین دارای معایبی نیز هستند.

1. جدا از این واقعیت که آنها می توانند به طور تهاجمی سایر خطوط سلولی را آلوده کنند و در نتیجه بر نتایج مطالعات تحقیقاتی تأثیر بگذارند، سلول های HeLa کاریوتیپ طبیعی انسان را ندارند.
2. همانطور که قبلا ذکر شد، ژنوم این سلول ها می تواند حاوی 80 کروموزوم باشد که کروموزوم های اضافی نتیجه عفونت هستند. در نتیجه، محدودیت هایی در مورد میزان استفاده از سلول ها وجود دارد.

صرف نظر از این، سلول های HeLa با موفقیت در چندین مرکز پیشرفته پزشکی در 6 دهه گذشته مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

کاربردها و پیشرفت های پزشکی

سلول‌های HeLa به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردشان در تعدادی از آزمایش‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند که شامل آزمایش تأثیر سموم، مواد آرایشی، تشعشع و انواع مختلف مواد شیمیایی بر روی سلول‌های انسانی می‌شود که آنها را در تعدادی از صنایع ارزشمند کرده است.

موارد زیر برخی از آزمایش‌های دیگری است که در آن سلول‌ها در طول سال‌ها مورد استفاده قرار گرفته‌اند:

مطالعه تاثیر جاذبه صفر بر سلول های انسان

در سال 1960، سلول های HeLa با ماهواره شوروی کورابل-اسپوتنیک به فضا فرستاده شد. بعدها، ناسا همچنین بوسیله ماهواره Discoverer XVIII سلول ها را در ماموریتی در فضا قرار داد.

هدف اصلی از این کار تعیین تاثیری بود که گرانش صفر بر سلول های انسان می گذارد. از این آزمایش، مشخص شد که سلول در گرانش صفر حتی سریعتر تقسیم می شود. بنابراین سلول‌های HeLa همراه با سلول‌ها یا سایر موجودات، نقش مهمی در یادگیری زیست‌شناسی فضایی داشته‌اند.

نقشه برداری ژن

نقشه برداری ژن به تکنیک هایی اشاره دارد که از طریق آن محققان مکان و فاصله بین ژن ها را شناسایی می کنند. بنابراین، از طریق نقشه‌برداری ژن، محققان می‌توانند نشانگرهایی را در موقعیت‌های معینی از ژنومی که می‌خواهند مطالعه کنند، شناسایی و حتی قرار دهند.

در سال 1965، در مطالعه ای که توسط دانشمندان جان واتکینز و هنری هریس انجام شد، سلول های HeLa با سلول های موش ترکیب شدند. در این فرآیند، این دو اولین سلول هیبریدی انسان و حیوان را ایجاد کردند که به نوبه خود زمینه را برای نقشه برداری ژنی فراهم کرد.

از طریق این آزمایش، دانشمندان می توانند تاثیر ژن های مختلف اضافه شده به DNA را مشاهده کنند. به عنوان مثال، در مورد سلول‌های HeLa، می‌توان نوع پروتئین‌هایی را که توسط ژن انسانی (از سلول HeLa) در حیوان تولید می‌شد، مشاهده کرد. بنابراین، می توان گفت که سلول HeLa به ایجاد زمینه برای نقشه برداری از ژنوم انسان کمک کرده است.

واکسیناسیون HPV

در سال 1984، نمونه اولیه بیوپسی لاکس توسط Harald zur Hausen، ویروس شناس، آزمایش شد. این نمونه وجود ویروس پاپیلومای انسانی را نشان داد که به نوبه خود به او اجازه داد تا ویروس را به عنوان عامل سرطان دهانه رحم شناسایی شود.

از این مطالعه، محقق متوجه شد که با قرار دادن DNA به سلول های طبیعی انسان، ویروس کنترل سلول را به دست گرفت و آنها را مجبور به تولید پروتئین های مختلف مرتبط با سرطان می کند. این یکی از مهمترین اکتشافات بود زیرا به دانشمندان دیگر اجازه داد تا از دانش خود برای تولید واکسن علیه ویروس استفاده کنند.

امروزه، واکسن‌های HPV تقریباً در هر کشوری موجود است و به محافظت از دختران جوان در برابر خطر عفونت HPV کمک می‌کند. طبق آمار، این واکسن به کاهش دو سوم HPV کمک کرده و از مرگ‌های مرتبط با سرطان دهانه رحم تا حدود 70 درصد جلوگیری می‌کند.

ریشه کنی فلج اطفال

جدا از واکسیناسیون HPV، سلول های HeLa نقش مهمی در ریشه کنی فلج اطفال داشتند. در دهه 1950، فلج اطفال یکی از جدی ترین بیماری های ویروسی بود که افراد زیادی را تحت تاثیر قرار داد.

اگرچه یک واکسن قبلاً توسط Jonas Salk، محقق پزشکی و ویروس شناس کشف شده بود، آزمایش آن با توجه به اینکه استفاده از میمون های رزوس بسیار گران است (تست در مقیاس بزرگ) مشکلی را ایجاد کرد.

از آنجایی که سلول های HeLa تقریباً در همان بازه زمانی کشف شدند، برای آزمایش ایده‌آل بودند زیرا مستعد ابتلا به عفونت بودند، اما نمی‌توانستند توسط ویروس (ویروس فلج اطفال) از بین بروند.

توانایی سلول‌های HeLa برای تکثیر سریع به ویژه برای آزمایش ایده‌آل بود زیرا امکان ادامه آزمایش را فراهم می‌کرد. سالک با استفاده از این سلول ها توانست واکسن را در مقیاس وسیع آزمایش کند و اثربخشی آن را مشخص کند.

اثر بخشی بر فلج اطفال

با موفقیت آمیز بودن آزمایش، نتیجه گیری شد که استفاده از واکسن بی خطر است. امروزه استفاده از واکسن فلج اطفال در سراسر جهان با نتایج عالی ادامه دارد.

* طبق آمار، فلج اطفال در سطح جهانی در شرف نابودی کامل است.

برخی از زمینه های دیگری که سلول های HeLa در آنها کمک های پزشکی و علمی قابل توجهی داشته اند عبارتند از:

· شمارش کروموزوم – در سال 1953، یک مخلوط آزمایشگاهی کوچک منجر به مخلوط شدن سلول ها (سلول های HeLa) با مایعی شد که باعث باز شدن کروموزوم های DNA سلول شد. در نتیجه این حادثه کوچک، محققان توانستند تعداد کروموزوم های سلول را به وضوح مشاهده و شمارش کنند. این امکان ایجاد یک تکنیک رنگ‌آمیزی را فراهم کرد که شمارش مؤثر تعداد کروموزوم‌ها در سلول‌های انسانی را ممکن کرد.

· ویروس شناسی – با استفاده از سلول های HeLa به عنوان موضوع مورد آزمایش، انواع مختلفی از ویروس ها برای تعیین اثر آنها بر روی سلول های انسانی آزمایش شده است.

· اقدامات آزمایشگاهی بهبود یافته – همانطور که قبلاً ذکر شد، آلودگی سایر رده های سلولی با سلول های HeLa منجر به نیاز به استانداردهای آزمایشگاهی بهتر در سطح بین المللی شد.

· افزایش طول عمر سلولی – با مشاهده سلول های HeLa، محققان توانسته اند بفهمند که چگونه برخی از سلول ها در طول زمان جوان می مانند.