Открытие, которое навсегда изменило медицину

В 1951 году 31-летняя афроамериканка по имени Генриетта Лакс посетила больницу Джона Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, жалуясь на боль в животе и кровотечение. Врачи диагностировали у нее агрессивную форму рака шейки матки. Во время лечения хирург удалил образцы тканей из ее опухоли — без ее ведома или согласия — и отправил их в лабораторию, которой руководил доктор Джордж Гей. Гей годами пытался вырастить человеческие клетки в культуре, но все его попытки умерли после нескольких делений. Клетки Генриетты были разными. Они не только выжили, но и удваивались каждые 20-24 часа, образуя то, что казалось бессмертной клеточной линией.

Гей назвал линию «HeLa», используя первые две буквы имени и фамилии Генриетты Лакс. Клетки HeLa стали первыми человеческими клетками, которые были успешно клонированы и постоянно культивируются вне человеческого тела. Этот прорыв открыл новую эру в биомедицинских исследованиях, предоставив ученым неограниченный запас идентичных человеческих клеток для экспериментов, которые не могли быть выполнены на живых людях.

Генриетта Лакс умерла 4 октября 1951 года, но ее клетки жили. Сегодня общая масса клеток HeLa, которые были выращены в лабораториях по всему миру, по оценкам, превышает 50 миллионов метрических тонн — достаточно, чтобы заполнить сотню Эмпайр-стейт-билдингс. То, что началось как один образец ткани, стало самой широко распространенной клеточной линией человека в истории, используемой в десятках тысяч экспериментов на каждом континенте.

Почему клетки HeLa стали научной рабочей лошадкой

Уникальные свойства клеток HeLa сделали их идеальными для исследований. Они растут надежно, могут быть заморожены и оттаивались без смерти, и могут быть отправлены в лаборатории по всему миру. В отличие от более ранних первичных культур, которые требовали свежей ткани каждый раз, клетки HeLa позволили исследователям повторять эксперименты в одинаковых условиях и делиться результатами в разных учреждениях.

Первая линия клеток человека

До HeLa ученые работали с клетками животных или прямыми образцами тканей человека. Их было трудно получить и поддерживать. HeLa предоставила стандартизированный, возобновляемый ресурс, который позволил проводить крупномасштабные исследования. Их способность делиться бесконечно была обусловлена аномально активным ферментом теломеразы, который восстанавливает защитные колпачки на концах хромосом каждый раз, когда клетка делится, предотвращая обычный процесс старения. Этот механизм клеточного бессмертия сделал HeLa клетки уникальными для долгосрочных экспериментов и скрининга лекарств.

Устойчивость клеток HeLa также позволяла им быстро адаптироваться к условиям культуры. В то время как другие клеточные линии требовали точных питательных составов и тщательного обращения, HeLa могла процветать в более широком диапазоне лабораторных условий. Эта выносливость означала, что даже менее опытные специалисты могли успешно поддерживать линию, ускоряя ее внедрение в академических медицинских центрах, государственных лабораториях и фармацевтических компаниях.

Клетки HeLa также демонстрируют удивительно стабильный кариотип — количество и внешний вид их хромосом — несмотря на то, что они подверглись тысячам делений. Хотя они являются раковыми клетками с аномальным количеством хромосом, этот хромосомный состав оставался в значительной степени последовательным на протяжении десятилетий. Эта стабильность дала исследователям уверенность в том, что результаты, полученные в 1960 году, могут быть значимо сравнимы с экспериментами, проведенными в 1990 году, воспроизводимость, которая была неслыханной с предыдущими моделями тканей.

Загрязнение и его последствия

Клетки HeLa настолько выносливы, что иногда загрязняют другие клеточные культуры в лабораториях. В 1960-х и 1970-х годах исследователи обнаружили, что многие «новые» клеточные линии были на самом деле клетками HeLa, которые случайно захватили. Это перекрестное загрязнение скомпрометировало десятилетия исследований. Сегодня строгие стандарты аутентификации клеточных линий требуют использования генетической дактилоскопии для проверки идентичности клеток, подход, который вырос непосредственно из проблемы загрязнения HeLa. Урок привел к разработке стандартизированных клеточных репозиториев и обязательных протоколов аутентификации для всех опубликованных исследований с участием клеточных линий.

Одним из ярких примеров была линия «HEp-2», первоначально считавшаяся производной от рака гортани, которая оказалась HeLa. Аналогично, линия «KB», предположительно происходящая от опухоли полости рта, также была HeLa. Эти ошибки вводили в заблуждение исследователей в течение многих лет, пока Уолтер Нельсон-Риз и другие клеточные биологи систематически не документировали образцы загрязнения. Проблема была настолько широко распространена, что по некоторым оценкам, до 20% всех клеточных линий, используемых в 1970-х годах, были фактически HeLa. Научное сообщество медленно реагировало, но в конечном итоге давление на принятие стандартов аутентификации стало подавляющим. Теперь крупные журналы требуют от авторов генетической проверки всех клеточных линий, используемых в экспериментах до публикации.

Основные медицинские прорывы, разрешенные HeLa Cells

Клетки HeLa сыграли важную роль в бесчисленных достижениях. Ниже приведены некоторые из наиболее значительных вкладов.

Разработка вакцины против полиомиелита

В начале 1950-х Джонасу Солку был необходим способ безопасно и эффективно протестировать свою вакцину против полиомиелита. Клетки HeLa обеспечили масштабируемую систему для выращивания полиовируса в больших количествах и измерения эффективности вакцины. Используя клетки HeLa, исследователи смогли подтвердить, что вакцина против убитого вируса индуцировала защитные антитела, не вызывая заболевания. Эта работа привела к массовому производству и распространению вакцины против полиомиелита, которая почти искоренила болезнь во всем мире. Узнайте больше о роли клеток HeLa в исследованиях полиомиелита .

Усилия по вакцинации против полиомиелита были первым крупномасштабным испытанием клеток HeLa в клиническом контексте. Миллионы клеток HeLa выращивались в бутылках с роликами, собирались и заражались полиовирусом для производства вирусных антигенов, необходимых для испытаний вакцины. Без надежной линии клеток человека тестирование безопасности и эффективности потребовало бы использования живых обезьян, что было дорогостоящим и этически чревато. Клетки HeLa позволили Солку перейти от лабораторных экспериментов к полевым испытаниям за удивительно короткий период — всего за несколько лет.

Исследования рака и химиотерапия

Клетки HeLa позволили ученым изучить, как делятся раковые клетки, реагируют на лекарства и развивают резистентность. Линия клеток использовалась для тестирования первых химиотерапевтических препаратов и понимания того, как излучение влияет на злокачественные клетки. Исследователи обнаружили, что клетки HeLa экспрессируют высокие уровни онкогена MYC и имеют мутированный ген-супрессор опухоли р53 — оба общие черты во многих раковых заболеваниях человека. Это сделало HeLa моделью для изучения биологии опухоли и для скрининга потенциальных противораковых соединений. Сегодня клетки HeLa все еще используются в разработке лекарств от рака и в исследованиях регуляции клеточного цикла, апоптоза и метастазирования.

Клетки HeLa также были необходимы для понимания того, как химиотерапевтические агенты убивают делящиеся клетки. В 1960-х и 1970-х годах исследователи Национального института рака использовали HeLa для скрининга сотен соединений, идентифицируя те, которые нарушили репликацию ДНК или образование митотического веретена. Многие лекарства, которые появились из этих экранов, такие как цисплатин и паклитаксел, остаются краеугольными камнями лечения рака сегодня. Линия клеток продолжает служить в качестве первого прохода теста для новых противораковых агентов, потому что ее характеристики роста и чувствительность к лекарствам так хорошо характеризуются.

Вирология и инфекционные заболевания

Клетки HeLa использовались для изучения жизненного цикла многих вирусов, включая ВИЧ, простого герпеса, кори и Эболы. Они сыграли решающую роль в разработке вакцины против вируса папилломы человека (ВПЧ), поскольку клетки HeLa содержат несколько копий ДНК ВПЧ, что позволяет ученым понять, как вирус вызывает рак шейки матки. Во время пандемии COVID-19 клетки HeLa использовались для изучения механизмов входа SARS-CoV-2 и тестирования противовирусных препаратов, таких как ремдесивир. Их адаптивность сделала их инструментом первой линии для быстрого вирусного исследования.

Клетки HeLa экспрессируют рецептор ACE2 и протеазу TMPRSS2, которые SARS-CoV-2 использует для проникновения в клетки человека. Это сделало их пригодными для изучения вирусного ввода и скрининга ингибиторов входа. В первые месяцы пандемии, когда каждый день считался, клетки HeLa обеспечивали надежную платформу, которая не требовала специализированной инфраструктуры биобезопасности за пределами стандартного сдерживания. Исследователи могли быстро перенести результаты экспериментов HeLa в более специализированные модели, ускоряя сроки разработки вакцины и терапевтического развития.

Генетика и картирование хромосом

Клетки HeLa помогли установить число человеческих хромосом как 46, исправив более раннее убеждение, что это было 48. Они использовались в ранних усилиях по картированию генов и в исследованиях регуляции экспрессии генов. Геном HeLa был секвенирован в 2013 году и опубликован без согласия семьи Генриетты Лакс, вызвав возобновленные этические дебаты (обсуждаемые ниже). Клетки также предоставили первое доказательство того, что у людей есть диплоидное число хромосом, основополагающий факт для современной генетики.

Помимо установления правильного количества хромосом, клетки HeLa сыграли важную роль в картировании местоположения отдельных генов. В 1970-х годах методы соматической гибридизации клеток с помощью HeLa позволили исследователям назначать гены конкретным хромосомам, сплавляя клетки HeLa с клетками мыши и отслеживая, какие человеческие хромосомы были сохранены. Этот подход привел к созданию первых карт генов человека. Спустя десятилетия секвенирование генома HeLa выявило многочисленные структурные варианты и перестройки, отражающие агрессивную природу исходной опухоли, обеспечивая понимание того, как рак шейки матки развивается на геномном уровне.

Космические исследования

Клетки HeLa даже отправились в космос. В 1960-х годах их отправили на спутники NASA для изучения влияния нулевой гравитации на клетки человека. Совсем недавно клетки HeLa были использованы на Международной космической станции для исследования того, как микрогравитация и космическое излучение влияют на старение клеток и прогрессирование рака. Эти эксперименты имеют последствия для длительного космического полета и здоровья астронавтов.

Ранние космические эксперименты показали, что клетки HeLa в условиях микрогравитации делятся медленнее и образуют трехмерные агрегаты, имитирующие тканевые структуры. Эти результаты подняли фундаментальные вопросы о том, как отсутствие гравитации изменяет передачу сигналов клеток и экспрессию генов. Современные эксперименты основываются на этой работе, используя клетки HeLa для проверки эффективности радиационных экранирующих материалов и изучения механизмов восстановления ДНК под уникальным стрессом космических путешествий. Результаты формируют дизайн будущих миссий на Луну и Марс.

Этические ошибки, которые сформировали современную биоэтику

История клеток HeLa — это не просто научный триумф; это также предостерегающая история об эксплуатации и отсутствии согласия в медицинских исследованиях. Генриетте Лакс никогда не говорили, что ее клетки будут взяты или использованы для исследований. Она и ее семья не получали никакой компенсации, и в течение десятилетий семья Лакс была в неведении относительно использования клеток Генриетты во всем мире.

Отсутствие информированного согласия

В 1951 году не было законов, требующих информированного согласия на донорство тканей. Врачи регулярно собирали образцы у пациентов, особенно у пациентов из меньшинств, без разрешения. Дело Генриетты Лакс стало символом системного расизма и пренебрежения автономией пациентов, что характерно для большей части медицины 20-го века. Ее семья узнала о клеточной линии HeLa только в 1970-х годах, более чем через два десятилетия после ее смерти, когда журналист позвонил им для интервью. Это отсутствие прозрачности продлилось десятилетиями, при этом семья не получала никаких обновлений или признания, поскольку клетки генерировали миллиарды долларов коммерческого дохода.

Контекст 1950-х годов важен: госпиталь Джонса Хопкинса обслуживал преимущественно чернокожее и бедное население Балтимора, и многие пациенты получали бесплатную помощь в обмен на то, чтобы студенты-медики могли наблюдать за их случаями. Согласие редко документировалось, а понятие тканевого «пожертвования» не существовало в юридическом смысле. Генриетта Лакс была одной из тысяч пациентов, чьи ткани были собраны без их ведома. Что делает ее случай исключительным, так это то, что ее клетки оказались уникально ценными. Эта ценность усиливала несправедливость, делая отсутствие согласия невозможным для игнорирования.

Геном HeLa без согласия

В 2013 году ученые опубликовали полную последовательность генома клеточной линии HeLa без консультации с семейством Лакс. Данные могли бы раскрыть генетическую информацию не только о Генриетте, но и о ее живых потомках. После общественного протеста Национальные институты здравоохранения (NIH) заключили соглашение с семейством Лакс для контроля доступа к данным генома, при этом два члена семьи присоединились к консультативному совету. Это стало значительным шагом на пути к признанию прав лиц, чей генетический материал используется в исследованиях. Подробнее о соглашении NIH с семейством Лакс .

Публикация генома 2013 года стала поворотным моментом в том, как научное сообщество думает о генетической конфиденциальности. В отличие от оригинальных образцов тканей, взятых в 1951 году, геномные данные можно было использовать для вывода черт, рисков заболевания и семейных отношений живых людей. Семья Лакс, которая уже пережила десятилетия исключения, узнала о публикации от репортеров. Соглашение NIH, хотя и несовершенное, создало прецедент для привлечения семей и сообществ к управлению геномными данными. Оно также подчеркнуло необходимость четкой политики о повторном согласии доноров, чьи образцы используются новыми способами, которые не были ожидаемы на момент сбора.

Компенсация и собственность

Несмотря на миллиарды долларов коммерческой деятельности, генерируемой клетками HeLa, семья Лакс никогда не получала прямой финансовой компенсации. Клетки HeLa продаются компаниями-поставщиками биологических материалов и используются в запатентованных продуктах. Вопрос о том, должны ли люди делиться прибылью от исследований по донорским тканям, остается нерешенным. История HeLa подогревает продолжающиеся дебаты о правах собственности в организме человека и этике биобанкинга. Некоторые эксперты-юристы утверждают, что семья Лакс должна иметь право на часть дохода, в то время как другие опасаются, что разделение прибыли может помешать медицинским достижениям.

Несколько судебных дел касались этих вопросов. В деле Мур против Регентов Калифорнийского университета (1990) Верховный суд Калифорнии постановил, что пациенты не сохраняют права собственности в клетках, удаленных из их тел, но они имеют право быть проинформированными о коммерческом потенциале их тканей. Это решение создало прецедент, который был соблюден в большинстве юрисдикций США, но оно подверглось критике за неспособность устранить фундаментальное неравенство, которое представляет HeLa. Семья Лакс не проводила судебные разбирательства, предпочитая работать через политические и пропагандистские каналы. Фонд Генриетты Лакс, созданный Ребеккой Склоут, оказывает прямую поддержку потомкам и другим семьям, пострадавшим от аналогичной несправедливости.

Изменения в законодательстве и политике

Несправедливости, от которых пострадали Генриетта Лакс и ее семья, способствовали развитию современных этических стандартов.

  • Общее правило (1981): требует от советов по институциональному обзору пересмотра исследований, связанных с людьми, и мандатов информированного согласия.
  • Закон о переносимости и подотчетности медицинского страхования (HIPAA, 1996): Защищает медицинские записи пациентов и конфиденциальность.
  • Соглашение об использовании геномных данных HeLa (2013): Установлена основа для доступа к геномным данным из клеток HeLa с семейным надзором.
  • Обновленные требования к согласию для биопрепаратов (пересмотр Общего правила 2018 года) : Добавляет защиту для идентифицируемых биопрепаратов и требует широкого согласия для будущего использования в исследованиях.

Эти политики изменили то, как исследовательские институты обрабатывают человеческие ткани, но пробелы остаются. Например, многие образцы, собранные до того, как новые правила все еще используются без явного согласия доноров. Кроме того, рост прямого генетического тестирования для потребителей и крупномасштабных биобанков ввел новые проблемы конфиденциальности. Дело HeLa остается ориентиром для этих дебатов, напоминая политикам, что этические рамки должны развиваться по мере развития технологий.

Непреходящее наследие Генриетты

Вклад Генриетты Лакс теперь широко признан, и ее история была рассказана в книгах, документальных фильмах и главную роль Опра Уинфри.Фонд Генриетты Лакс, основанный Ребеккой Склоут (автор ] Бессмертная жизнь Генриетты Лакс), предоставляет стипендии и медицинскую помощь потомкам Генриетты и другим потомкам субъектов медицинских исследований, которым не было дано надлежащее согласие.

В 2021 году Всемирная организация здравоохранения присудила специальную посмертную награду Генриетте Лакс за вклад в науку. Медицина Джона Хопкинса публично извинилась за отсутствие согласия и взяла на себя обязательство продолжать участие сообщества и образование. Семья Лакс взяла на себя роль защитников прав пациентов и генетической конфиденциальности.

Несколько статуй и мемориалов были установлены в честь Генриетты Лакс, в том числе бронзовый бюст в Королевском институте в Лондоне и исторический маркер в ее доме детства в Роанок, штат Вирджиния. Эти физические дани гарантируют, что ее имя будет помниться не только как научная сноска, но и как человек, чья жизнь и смерть несут глубокое моральное значение.

Научный эффект, который продолжается и сегодня

Клетки HeLa по-прежнему являются одной из наиболее широко используемых клеточных линий в биомедицинских исследованиях. С помощью клеток HeLa опубликовано более 110 000 научных работ. Они были использованы для разработки вакцин против ВПЧ и COVID-19, для изучения воздействия токсинов, для изучения клеточного старения и моделирования редких заболеваний. Линия клеток остается основополагающим инструментом в областях, начиная от биологии рака и заканчивая нейробиологией.

Более того, этические уроки Генриетты Лакс повлияли на развитие практики биобанкинга, политики обмена геномными данными и инициатив по вовлечению сообщества в исследования. Исследователи теперь признают, что информированное согласие является непрерывным процессом, а не одноразовой подписью, и что люди и их семьи заинтересованы в том, как используются их биологические материалы.

Клетки HeLa также стали стандартным учебным инструментом в биологии и медицинском образовании. Студенты курсов клеточной биологии по всему миру учатся культуре и обрабатывать клетки HeLa в рамках своего обучения. Это повсеместное распространение означает, что каждое новое поколение ученых сталкивается с историей Генриетты Лакс, часто впервые, в контексте обучения лабораторным методам. Это воздействие создает возможность обсудить как науку, так и этику вместе, формируя, как будущие исследователи думают о своих обязанностях.

Уважать свое имя

В течение многих лет ее настоящее имя было неизвестно общественности; она упоминалась только как «HeLa». Сегодня ее полное имя признано в учебниках, музеях и научных наградах. В ее имени было учреждено несколько наград, в том числе Национальная премия Институтов здоровья Генриетты Лакс за справедливость в отношении здоровья и этические исследования. Узнайте о премии Генриетты Лакс CDC по этике исследований .

В 2020 году Бристольский университет объявил о создании программы аспирантуры Henryetta Lacks, поддерживающей ученых из недостаточно представленных слоев общества в биомедицинских исследованиях. В том же году государственная школа в Мэриленде была переименована в Henrietta Lacks Elementary School — небольшой, но значимый акт, который гарантирует, что ее имя произносится студентами каждый день. Эти награды отражают более широкий учет истории медицинской эксплуатации и приверженность сосредоточению голосов тех, кто ранее был замалчиван.

В поисках будущего: уроки для будущего биомедицинских исследований

История Генриетты Лакс является мощным напоминанием о том, что научный прогресс должен идти рука об руку с этической ответственностью.По мере того, как исследования переходят в эпоху персонализированной медицины, редактирования генов и искусственного интеллекта, принципы согласия, справедливости и прозрачности становятся более важными, чем когда-либо.

Сегодняшние исследователи должны получить информированное согласие перед сбором образцов тканей, по возможности обезличить данные и привлечь сообщества к разработке исследований и управлению. Дело HeLa также подчеркивает необходимость разнообразия в исследованиях: клетки Генриетты Лакс были уникальными отчасти из-за ее афроамериканского наследия, но меньшинства исторически недопредставлены и эксплуатируются в исследованиях. Устранение этих различий имеет важное значение для справедливых результатов в области здравоохранения.

Новые технологии, такие как органоиды и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, создают еще более мощные модели человеческой биологии, но они также поднимают новые этические вопросы о собственности, конфиденциальности и согласии.Дело HeLa обеспечивает шаблон для размышлений по этим вопросам: оно учит, что люди, чьи ткани делают возможными исследования, заслуживают признания, уважения и голоса в том, как используется их вклад.

Наконец, история HeLa подчеркивает огромный и часто скрытый вклад людей, которые жертвуют свои ткани, клетки и данные науке. Эти доноры позволяют совершать прорывы, которые приносят пользу всему человечеству. Признание этого вклада - через признание, защиту конфиденциальности и, где это уместно, совместное использование выгод - является фундаментальной этической обязанностью.

Клетки Генриетты Лакс преобразовали медицинские исследования, спасли бесчисленные жизни и заставили считаться с моральными измерениями науки. Ее имя всегда будет связано как с обещанием, так и с опасностью использования человеческого тела в качестве ресурса для открытий. Ее наследие бросает нам вызов, чтобы преследовать знания со смирением, уважением и справедливостью.

По мере того, как исследования продолжают ускоряться, история Генриетты Лакс становится постоянным ориентиром — напоминанием о том, что каждая клетка в каждом блюде имеет человеческую историю. Ученые, этики и политики, которые принимают эту историю близко к сердцу, будут лучше подготовлены для построения будущего, в котором медицинский прогресс и человеческое достоинство будут продвигаться вместе.

«Клетки Генриетты Лакс изменили мир, но ее история изменила наше представление об этике в науке». — Ребекка Склоут, Бессмертная жизнь Генриетты Лакс