HELA-ZELLEN: GESCHICHTE, EIGENSCHAFTEN, ZELLZYKLUS UND VERWENDUNG - BIOLOGIE - 2024

Die HeLa-Zellen sind eine Gruppe von Krebszellen, die seit 1951 kontinuierlich kultiviert wurden, als sie aus einem afroamerikanischen Patienten mit einer Malignität des Gebärmutterhalses isoliert wurden. Ihr Name leitet sich aus den ersten beiden Buchstaben des Vor- und Nachnamens der Patientin ab, von der sie erhalten wurden, Henrietta Lacks (HeLa). Sie werden auch als unsterbliche Zellen bezeichnet und sind die älteste bekannte und vom Menschen verwendete Zelllinie.

Die Entdeckung und Entwicklung von HeLa-Zellen in der medizinischen Forschung hat einen großen Beitrag zur Menschheit geleistet. Diese Zellen wurden in mehr als 70.000 Untersuchungen auf der ganzen Welt verwendet.

HeLas Zellkultur. Metaphase- und Prophase-Zellteilung. Entnommen und bearbeitet aus Dok. RNDr. Josef Reischig, CSc. .

Sie waren ein wesentlicher Bestandteil bei der Entwicklung des Impfstoffs gegen Polio und haben unter anderem bei der Erforschung von Krebs, HIV und genetischer Kartierung große Hilfe geleistet.

Geschichte

Die Geschichte der HeLa-Zellen beginnt mit einer afroamerikanischen Patientin, bei der 1951 Gebärmutterhalskrebs diagnostiziert wurde. Henrietta Lacks kam wegen einer atypischen intermenstruellen Blutung zu einer gynäkologischen Konsultation ins Jhon Hopkins Hospital in Baltimore City, Maryland, USA.

Diese Blutung trat nach ihrer letzten Entbindung immer wieder auf, und die Patientin gab auch an, dass sie eine Art Knoten in ihrer Gebärmutter spürte. Ein Gebärmutterhalskrebstest bestätigte den medizinischen Verdacht. Der Patient hatte einen Tumor mit einem Durchmesser von etwa 2,5 Zentimetern, der leicht tastbar war.

In diesem Moment nahmen die Ärzte Henriettas erste Gewebeprobe zur pathologischen Analyse. Histopathologische Tests zeigten, dass es sich um einen Plattenepithelkarzinom-Gebärmutterkrebs handelte, dh um einen bösartigen Tumor mit unkontrollierter Zellproliferation.

Der behandelnde Gynäkologe erwähnte, dass es ihm sehr untypisch erschien, dass nach der letzten Entbindung von Frau Lacks, die erst sechs Wochen zuvor erfolgte, die Analyse des Gebärmutterhalses (innerer Teil der Gebärmutter am Ende der Vagina) ergab, dass alles ein normales Aussehen hatte. Zum Zeitpunkt der Diagnose wurde ein Tumor in einem so fortgeschrittenen Entwicklungsstadium gefunden.

Bevor Henrietta Lacks mit ihrer Krebsbehandlung begann, hatte eine Krankenhausbewohnerin dem Patienten eine neue Krebsgewebeprobe entnommen und sie an das menschliche und tierische Zellkulturlabor von Dr. George Otto Gey geschickt.

Der Patient reagierte nicht positiv auf die Krebsbehandlung, die aus tiefer Bestrahlung bestand, und acht Monate nach der Diagnose erlag Henrietta im Alter von 31 Jahren der Krankheit. Einer der behandelnden Ärzte sagte, er habe eine solche Krebsart noch nie gesehen und nie wieder gesehen.

HeLa-Zellkulturen

Dr. George Gey war ein bekannter Gewebekulturforscher am John Hopkins Institute. Dieser Wissenschaftler suchte jahrelang nach einer unsterblichen Zelllinie, dh einer Gruppe von Zellen, die sich unter Laborbedingungen (in vitro) unbegrenzt teilen konnten.

Gey und seine Frau hatten mehr als 20 Jahre lang versucht, eine Zelllinie zu erhalten, die sie unter Kulturbedingungen auf unbestimmte Zeit aufrechterhalten konnten. Dafür hatten sie sich auf Krebszellen konzentriert, jedoch nicht die erwarteten Ergebnisse erzielt.

Zu diesem Zeitpunkt empfahl der Gynäkologe und Leiter der Abteilung für Gynäkologie am John Hopkins Institute, Dr. Richard TeLinde, die Verwendung von Gebärmutterhalszellen und versorgte sie mit den Zellen der Patientin Henrietta Lacks.

Wenn die Zellen kultiviert wurden, begannen sie sich auf außergewöhnliche Weise mit einer Geschwindigkeit von einer Generation alle 24 Stunden zu vermehren. Diese Ergebnisse veränderten das Leben der Geys als Forscher, sie veränderten auch die Medizin und ermöglichten ihnen Innovationen und neue Bereiche der Zellforschung.

Warum fehlt Henrietta?

Die Entdeckung von HeLa-Zellen war keine einzelne Patienten- oder Spenderstudie. Im Gegenteil, die Geys hatten erfolglos versucht, aus vielen Krebsgeweben adäquate Zellkulturen zu erhalten.

Auf Empfehlung von TeLinde haben die Forscher auf Gebärmutterhalsproben verschiedener Patienten zugegriffen, aber nur die von Henrietta Lacks haben die gewünschten Ergebnisse erzielt.

Eine Studie, die 20 Jahre nach dem Tod von Frau Lacks durchgeführt wurde, ergab, dass der Krebs, an dem dieser Patient litt, ein aggressives Adenokarzinom des Gebärmutterhalses war. Später wurde auch erfahren, dass die Zellen mit dem humanen Papillomavirus (HPV) infiziert waren.

Der HPV-Stamm, der diese Zellen infiziert hat, gehört zum Serotyp 18, der genau mit aggressiven Krebsarten des menschlichen Gebärmutterhalses assoziiert ist.

Die Krankengeschichte der Patientin zeigte auch, dass sie Syphilis hatte. Dies könnte zusammen mit dem Vorhandensein des HPV-Serotyps 18 dazu beitragen, die von den Gey-Ehepartnern erzielten Ergebnisse hinsichtlich des schnellen Wachstums dieser Zellen unter Laborbedingungen und ihrer Unsterblichkeit zu erklären.

Eigenschaften

HeLa-Zellen sind Krebszellen. Sie haben einen Durchmesser von 20 Mikrometern und einen Kern von 10 Mikrometern. Sowohl sein Karyotyp als auch sein Genom sind ungewöhnlich; Einerseits sind Gene voller Fehler, andererseits haben sie zusätzliche Kopien einiger Chromosomen, die zwischen 76 und 80 Gesamtchromosomen aufweisen.

Sie sind mit dem humanen Papillomavirus infiziert, der Hauptursache für Gebärmutterhalskrebs. Dies führt dazu, dass einige Chromosomen in HeLa-Zellen stark mutiert sind.

Sie wachsen sogar bei Krebszellen erheblich schneller; Darüber hinaus sind sie in der Lage, eine Vielzahl von Zellkulturen zu kontaminieren und zu überwinden. Daher müssen bei der Arbeit mit ihnen extreme Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.

Sie sind Zellen, die als unsterblich bezeichnet werden, da sie sich unter idealen Bedingungen unendlich teilen können. Sie präsentieren eine aktive Version eines Proteins namens Telomerase während der Zellteilung.

Dieses Protein verhindert, dass HeLa-Zellen die Hayflick-Grenze erreichen. Diese Grenze wurde von Leonard Hayflick vorgeschlagen und bestimmt, wie oft eine Population normaler menschlicher Zellen ihren maximalen Replikationsgrad erreicht und dann in die Seneszenzphase eintritt.

HeLa-Zellen, mehrfarbige Fluoreszenz. Entnommen und bearbeitet von 8x57is.

Zellzyklus

Der Zellzyklus von HeLa-Zellen unterscheidet sich nicht sehr vom Zellzyklus anderer normaler menschlicher Zellen.

In eukaryotischen Zellen (einschließlich HeLa) besteht der Zyklus aus zwei Phasen: einer Grenzfläche, an der Zellen ihr genetisches Material und ihre Organellen entwickeln und duplizieren, und einer mitotischen Phase, in der die Zelle ihr genetisches Material trennt, teilt die Zytoplasma und entsteht eine Tochterzelle.

HeLa-Zellen in Kultur durchlaufen alle 20 Stunden einen Zellteilungszyklus. Innerhalb dieses Zyklus ist die Grenzfläche mit 19 Stunden die längste Phase, während die mitotische Phase nur eine Stunde dauert. Normale Zellen können sich in einer endlichen Anzahl von Malen teilen, während Hela-Zellen den Zyklus unzählige Male wiederholen können.

Anwendungen

Forscher haben HeLa-Zellen in mehr als 70.000 Untersuchungen auf der ganzen Welt verwendet. Seine Anwendungen waren unglaublich vielfältig, einige von ihnen waren unethisch und andere haben große Fortschritte in der Medizin ermöglicht.

Einer der umstrittensten Fälle der Verwendung von HeLa-Zellen trat 1954 auf, als ein Wissenschaftler ihnen ohne vorherige Zustimmung der Patienten HeLa-Zellen injizierte, um festzustellen, ob sie aus diesen Zellen Krebs entwickelten oder nicht. Erst 1965 wurde ihm unethisches und unprofessionelles Verhalten vorgeworfen.

Die Jahre nach diesem Fall waren für Medizin und Histologie sehr produktiv. 1955 entwickelte und setzte Jonas Salks den Polio-Impfstoff ein. entdeckte, dass HeLas infiziert wurde und mit dem Polio-Virus starb, was ihm bei der Entwicklung eines Impfstoffs half.

1966 wurde dank HeLa-Zellen die erste Hybridisierung menschlicher Zellen mit denen eines anderen Tieres (Mäuse) durchgeführt.

Derzeit sind Studien mit HeLa-Zellen bekannt, die es ermöglicht haben, das Wissen in Bereichen wie der Immunologie zu erweitern. Dazu gehören mehrere Studien zu Parvovirus, humanem Immundefizienzvirus, humanem Papillom und Poliomyelitis.

In der Genetik wurden sie zur Durchführung der Genomsequenzierung verwendet. Sie wurden auch verwendet, um die Mechanismen der Zellalterung zu verstehen, indem die Zellreproduktion und die Funktion des Telomeraseenzyms analysiert wurden, eines Enzyms, das an einer Verkürzung der Telomere nach jeder Zellteilung beteiligt ist.

Darüber hinaus haben HeLa-Zellen bei der Herstellung von Arzneimitteln für Krankheiten wie Parkinson, Leukämie ua geholfen.

Andere Verwendungen

Sie werden von der Kosmetikindustrie verwendet, um sicherzustellen, dass Produkte keine unerwünschten Nebenwirkungen haben. Darüber hinaus werden sie in Bioassays zur Verträglichkeit und Wirkung toxischer Substanzen beim Menschen eingesetzt.

HeLa-Zellen reisten in den 1970er Jahren auch während Weltraummissionen in den Weltraum. Die Wissenschaftler verwendeten HeLa-Zellen, um die Auswirkungen der Abwesenheit der Schwerkraft auf menschliche Zellen zu untersuchen.

Legale Aspekte

Die meisten Schriften über HeLa-Zellen stimmen in einem allgemeinen Punkt überein. Die Entnahme dieser Zellen von der Patientin Henrietta Lacks erfolgte ohne ihre Zustimmung und ohne Kenntnis der Verwendung dieser Zellen.

In den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts war die Zustimmung der Patienten nicht erforderlich, um Tumorgewebe zu erhalten. Heute und zum Teil dank der Familie Lacks gibt es jedoch Gesetze zum Schutz des Patienten.

Diese Gesetze regeln Aspekte wie den Schutz medizinischer Informationen von Patienten, die Kommunikation mit Spendern von Zellen, Geweben und die Teilnahme an Studien oder Forschungsarbeiten.

Henrietta Lacks und ihr Ehemann. Entnommen und bearbeitet von eigenen.

In den USA gibt es staatliche und bundesstaatliche Gesetze, die die Einwilligung von Patienten sowie die Verwendung und den Austausch von Informationen aus medizinischen Unterlagen kontrollieren und regeln.

Derzeit muss die Verwendung von HeLa-Zellen oder genetischen Informationen aus diesen Zellen von einem Ausschuss genehmigt werden. An diesem Ausschuss beteiligen sich unter anderem Verwandte von Henrietta Lacks

Verweise

1. HeLa. Wikipedia. Von en.wikipedia wiederhergestellt.
2. Helas-Zellen. EcuRed. Von ecured.cu wiederhergestellt.
3. C. Dosne Pasqualini (2006). HeLa-Zellen als Prototyp einer immortalisierten Zellkultur. Medizin.
4. HeLa-Zellen (1951). Britische Gesellschaft für Immunologie. Von immunology.org wiederhergestellt.
5. Henrietta fehlt. Encyclopædia Britannica. Von britannica.com wiederhergestellt.
6. Das Erbe von Henrietta fehlt. Johns Hopkins Medizin. Von hopkinsmedicine.org wiederhergestellt.
7. Phasen des Zellzyklus. Von es.khanacademy.org wiederhergestellt.
8. JP Álvarez (2013) Henrietta fehlt. der Name hinter Helazellen, der ersten menschlichen unsterblichen Zelllinie. Los Condes Clinical Medical Journal.
9. SM Portillo (2014). Die ewigen HeLa-Zellen, das heutige ethische Dilemma. Honduran Medical Journal.