[科普中國(guó)]-海拉細(xì)胞系

海拉細(xì)胞系是源自一位美國(guó)黑人婦女海瑞塔?拉克斯（Henrietta Lacks）的宮頸癌細(xì)胞的細(xì)胞系。一位外科醫(yī)生從她的腫瘤上取下組織樣本，并在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行培養(yǎng)，至今仍被不間斷的培養(yǎng)。這名美國(guó)婦女在1951年死于該癌癥。 不同于其他一般的人類細(xì)胞，此細(xì)胞株不會(huì)衰老致死，并可以無(wú)限分裂下去。此細(xì)胞系跟其他癌細(xì)胞系相比，增殖異常迅速。

簡(jiǎn)介1951年由G．O．Gey等從人子宮頸癌組織分離出來(lái)的株細(xì)胞。HeLa取于原患者海瑞塔·拉克斯的姓名前兩字母。歷史最久且最常用的細(xì)胞株是海拉細(xì)胞系(HeLa)，它被公眾所知是因?yàn)槿鹭惪āに箍唆?Rebecca Skloot)所創(chuàng)作的非虛構(gòu)類暢銷(xiāo)書(shū)《永生的海拉》(2010)。海拉細(xì)胞系來(lái)自拉克斯女士的宮頸癌細(xì)胞，在1951年進(jìn)行細(xì)胞取樣后，她于6個(gè)月后去世。這一細(xì)胞系是永生的，也就是說(shuō)，只要有合適的培養(yǎng)環(huán)境，它們就能在細(xì)胞培養(yǎng)基中無(wú)限分裂下去。傳播海拉細(xì)胞的是喬治·奧托·蓋，他與學(xué)界的同仁分享它們。這些細(xì)胞被用于重要的科學(xué)研究，但沒(méi)有獲得拉克斯女士家人的許可，它們?cè)谏虡I(yè)領(lǐng)域獲得的極大成功并沒(méi)有使他們獲益1。

概述海拉細(xì)胞，是一種人工培養(yǎng)、具有無(wú)限增殖能力的細(xì)胞，自誕生以來(lái)到2019年已經(jīng)68年了。在醫(yī)學(xué)界，海拉細(xì)胞被廣泛應(yīng)用于腫瘤研究、生物實(shí)驗(yàn)或者細(xì)胞培養(yǎng)，已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)研究中非常重要的工具。這種細(xì)胞是現(xiàn)有來(lái)自人體的組織培養(yǎng)中最早的分離細(xì)胞，在世界各地的研究室繼續(xù)培養(yǎng)，廣泛應(yīng)用于各種研究。它們?cè)隗w外容易增殖形成上皮性的細(xì)胞排列。染色體數(shù)頻率分布式為78—80，移植于人體皮下則形成腫瘤，在豚鼠的眼前房，大鼠的頰囊以及經(jīng)X射線皮質(zhì)酮處理的小鼠可作異種移植，由此可以認(rèn)為仍保持著癌的性狀。廣泛被用作分析細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)要求、細(xì)胞增殖和各種細(xì)胞化學(xué)的研究材料。易從細(xì)胞群落作無(wú)性繁殖系分離，有各種變異系的報(bào)道。對(duì)脊髓灰質(zhì)炎病毒、腺病毒等的病毒有敏感性，并顯示有明顯的細(xì)胞變性，在病毒研究方面的利用價(jià)值頗大。

特點(diǎn)1、可以連續(xù)傳代；

2、細(xì)胞株不會(huì)衰老致死，并可以無(wú)限分裂下去；

3、此細(xì)胞系跟其它癌細(xì)胞相比，增殖異常迅速；

4、感染性極強(qiáng)。

細(xì)胞之母海瑞塔·拉克絲，一位出生于美國(guó)弗吉尼亞州種植煙草農(nóng)戶家的黑人女性，曾經(jīng)生育了5個(gè)孩子。1951年1月，30歲的拉克絲發(fā)現(xiàn)自己的腹部出現(xiàn)了一個(gè)硬塊，隨即前往約翰·霍布金斯大學(xué)醫(yī)院接受治療。診斷結(jié)果顯示，海拉患上了子宮頸癌。主治醫(yī)生從拉克絲身上采集了癌組織標(biāo)本，并交給了喬治·蓋伊博士。蓋伊博士為了能夠在玻璃試管中培養(yǎng)出人類細(xì)胞，曾經(jīng)從事過(guò)長(zhǎng)達(dá)20多年的研究。在此之前，醫(yī)學(xué)界已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了青蛙和老鼠的細(xì)胞培養(yǎng)，但是尚未有人成功地培養(yǎng)出人類細(xì)胞。人類的正常細(xì)胞，并不具備無(wú)限分裂的功能，一旦分裂過(guò)程中出現(xiàn)異常，就會(huì)自我死亡。通常情況下，人類細(xì)胞分裂大約56次后，就壽終正寢了，因此無(wú)法采用人工方法使其大量增殖。

令人不解的是，從拉克絲身上采集的細(xì)胞卻沒(méi)有死亡，出現(xiàn)了生長(zhǎng)跡象，每隔24小時(shí)細(xì)胞數(shù)量就增加一倍?，F(xiàn)代科學(xué)研究表明，這些細(xì)胞不死的原因，在于引發(fā)子宮頸癌的人類乳頭瘤病毒(HPV)。人類乳頭瘤病毒基因，能任意改變與正常細(xì)胞的壽命及分裂有關(guān)的“開(kāi)關(guān)”，從而使得細(xì)胞能夠“長(zhǎng)生不死”，無(wú)限增殖。當(dāng)時(shí)，蓋伊憑直覺(jué)知道，這就是自己多年來(lái)尋找的“不死”細(xì)胞。為了防止其他科學(xué)家利用拉克絲，蓋伊決定，取拉克絲姓和名的前兩個(gè)字母，將這組細(xì)胞命名為 “海拉細(xì)胞”(HeLaCells)。蓋伊博士本人，曾利用海拉細(xì)胞成功地使脊髓灰質(zhì)炎細(xì)胞增殖。

在以后的歲月中，海拉細(xì)胞被提供給了世界各地的研究機(jī)構(gòu)，用于癌癥研究和制藥等。海拉細(xì)胞曾被用于調(diào)查原子彈爆炸對(duì)人體造成的影響，也曾搭載美國(guó)和蘇聯(lián)的火箭升空，被人們用于研究失重狀態(tài)下的細(xì)胞增殖。據(jù)醫(yī)學(xué)及生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)“PubMed”顯示，與海拉細(xì)胞有關(guān)的論文數(shù)超過(guò)了65000份。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，已經(jīng)有5個(gè)基于海拉細(xì)胞的研究成果獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，其中包括“發(fā)現(xiàn)HPV”、“發(fā)現(xiàn)及開(kāi)發(fā)綠色熒光蛋白質(zhì)”等。

海拉細(xì)胞已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)研究中十分重要的工具。據(jù)推算，迄今為止培養(yǎng)出的海拉細(xì)胞已經(jīng)超過(guò)了5000萬(wàn)噸，其體積相當(dāng)于100多幢紐約帝國(guó)大廈。當(dāng)年，拉克絲并不知道自己的細(xì)胞已經(jīng)被用于醫(yī)學(xué)研究。1951年10月4日，由于癌癥擴(kuò)散到了全身，拉克絲病逝于約翰·霍布金斯大學(xué)醫(yī)院隔離病房。拉克絲的遺體，被埋葬于自家的庭院，連墓碑也沒(méi)有樹(shù)立。令人感到惋惜的是，直到20多年之后，拉克絲的家屬才知道海拉的細(xì)胞至今依然存活，繼續(xù)為人類健康發(fā)揮著積極作用。

美國(guó)莫爾豪斯醫(yī)科大學(xué)的羅蘭德·帕蒂略教授，為了稱頌海瑞塔為人類作出的貢獻(xiàn)，每年都舉辦紀(jì)念集會(huì)。他指出：“海拉的故事，在科學(xué)界、倫理界以及社會(huì)上引起了巨大議論和反響。海里埃塔，是一位圣女貞德那樣的歷史英雄?！?010年3月，帕蒂略教授捐款為拉克絲樹(shù)立了墓碑。墓碑上鐫刻著這樣一行字：“她的細(xì)胞，將永遠(yuǎn)造福于人類?！?/p>

遺傳關(guān)系得益于海拉細(xì)胞，基因檢測(cè)的原理才被發(fā)現(xiàn)。1953年，一位用海拉細(xì)胞進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的研究人員發(fā)現(xiàn)，一種名為蘇木素的著色劑能夠讓細(xì)胞核的染色體清晰可見(jiàn)，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。2

1954年，海拉細(xì)胞幫助科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞克隆。科學(xué)家利用其具有頑強(qiáng)生命力的特征，發(fā)明了一種分離單一細(xì)胞的方法，并讓其存活足夠長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)復(fù)制和創(chuàng)造一個(gè)自身的完美拷貝。這一重大突破為動(dòng)物克隆、基因療法、試管受精和干細(xì)胞分離等尖端生物醫(yī)學(xué)奠定的基礎(chǔ)。

1965年，海拉細(xì)胞幫助實(shí)現(xiàn)了基因混合。通過(guò)將海拉細(xì)胞和小鼠細(xì)胞融合，人類首次創(chuàng)造了跨物種混合體?；蚧旌霞夹g(shù)不僅讓人們成功繪制人類基因圖譜、進(jìn)行血型鑒定，也帶動(dòng)了抗癌藥物赫塞汀的發(fā)明。另外，小鼠和人的海拉細(xì)胞中的氯霉素抗性的遺傳屬于染色體處遺傳，該抗性和線粒體有關(guān)。

1973年，科學(xué)家利用海拉模型沙門(mén)氏菌的擴(kuò)散，測(cè)定其傳染性，研究其在人體細(xì)胞中的活動(dòng)。

1993年，研究人員讓海拉細(xì)胞感染結(jié)核桿菌DNA，明白了細(xì)菌如何侵襲人類細(xì)胞。

應(yīng)用海拉細(xì)胞系被George Gey分送給眾研究單位（并未通知拉克斯本人也未得到她的許可），并用作癌癥模式細(xì)胞（model cancer cells）研究。HeLa細(xì)胞系也被用作研究細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)（cellular signal transduction）。

1952年研究人員用各種從腮腺炎、麻疹到皰疹疾病組織分離來(lái)的病毒感染海拉細(xì)胞，由此現(xiàn)代病毒學(xué)產(chǎn)生。

1956年，海拉細(xì)胞先于人類，隨一顆前蘇聯(lián)衛(wèi)星進(jìn)入太空，開(kāi)始被用于太空生物學(xué)研究。美國(guó)宇航局后來(lái)還在首次載入航天飛機(jī)中攜帶了海拉細(xì)胞，并發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞在太空中繁殖更快。

1984年，一名德國(guó)病毒學(xué)家利用海拉細(xì)胞證明了人乳頭狀病毒（HPV）會(huì)導(dǎo)致癌癥，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)后來(lái)讓這名德國(guó)人獲得了諾貝爾獎(jiǎng)，也向HPV疫苗的成功研制邁出了第一步。

1986年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)如何讓海拉細(xì)胞感染人體免疫缺陷病毒（HIV）。通過(guò)它找到了一個(gè)關(guān)鍵受體，揭示了這種病毒的感染機(jī)制。

1989年，一位Yale大學(xué)的研究人員公布了一項(xiàng)科學(xué)發(fā)現(xiàn)，海拉癌細(xì)胞含有一種叫做端粒酶的物質(zhì)，能使細(xì)胞不死。這讓控制生物衰老的神秘物質(zhì)——端粒酶走進(jìn)了人們的視線。

破解基因組來(lái)自歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室（EMBL）和德國(guó)海德堡大學(xué)人類遺傳學(xué)研究所的研究人員首次成功的測(cè)序了海拉細(xì)胞（Hela Cells）的基因組。研究人員提供了一個(gè)高分辨率的海拉細(xì)胞的基因組順序，發(fā)現(xiàn)海拉細(xì)胞的基因組與正常細(xì)胞不同。這項(xiàng)研究將進(jìn)一步提高海拉細(xì)胞在人類生物學(xué)的利用價(jià)值。

這項(xiàng)最新研究主要設(shè)計(jì)和分析海拉細(xì)胞不正常的基因特點(diǎn)，以及更好的利用海拉細(xì)胞作為人類生物學(xué)的模型。

研究人員發(fā)現(xiàn)海拉細(xì)胞的基因組數(shù)量以及染色體的結(jié)構(gòu)都不正常，這些不正常就像癌細(xì)胞喪失了大量的正常的基因拷貝一樣。特別是，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在每個(gè)細(xì)胞的染色體上有大量的區(qū)域包含了錯(cuò)誤的基因排序而且正常的基因拷貝數(shù)也更少了。這是一個(gè)染色體碎裂的警示信號(hào)，這一現(xiàn)象與2%-3%的癌癥有關(guān)。這些基因現(xiàn)象可以將來(lái)用于海拉細(xì)胞的研究，并從中得出更重要的生物學(xué)結(jié)論3。

爭(zhēng)議2013年3月初，當(dāng)Lars Steinmetz與他的研究小組公開(kāi)發(fā)表世界上最著名的人體細(xì)胞系——海拉細(xì)胞基因組的研究成果時(shí)，他們沒(méi)有想到這一舉動(dòng)卻將自身置于生物倫理學(xué)的風(fēng)暴中心。

Steinmetz與他的團(tuán)隊(duì)在位于德國(guó)海德堡的歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室工作。他們認(rèn)為，海拉細(xì)胞基因組有助于檢驗(yàn)基因變異如何對(duì)基本的生物功能產(chǎn)生影響，并且他們?cè)敢鈱⒀芯砍晒c眾多其他致力于研究海拉細(xì)胞系的科學(xué)家分享。

但是Henrietta Lacks的后代（海拉細(xì)胞源自她的子宮頸癌細(xì)胞），以及其他科學(xué)家和生物倫理學(xué)家卻不這樣認(rèn)為。他們批判將基因序列公開(kāi)發(fā)布這一行為，認(rèn)為海拉細(xì)胞系的提取并未獲得Lacks本人的同意（于1951年她死后獲?。?，并且Steinmetz與他的團(tuán)隊(duì)發(fā)布的研究成果可能會(huì)泄露依然健在的Lacks后代的基因特征。

作為回應(yīng)，Steinmetz與他的團(tuán)隊(duì)將基因組數(shù)據(jù)從公共數(shù)據(jù)庫(kù)中移除。Steinmetz說(shuō)：“我們感到很驚訝，根本沒(méi)想到會(huì)導(dǎo)致這樣的后果。我們尊重Lacks家人的意愿，絕對(duì)不是蓄意發(fā)布研究成果使他們焦慮3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

江松敏 - 副教授 - 復(fù)旦大學(xué)