✨HeLa

thumb| Ảnh chụp vi điện tử quét của tế bào HeLa [[Chết tế bào theo chương trình|apoptotic. Zeiss Merlin HR-SEM.]] thumb|Hình ảnh huỳnh quang đa photon của các tế bào HeLa được nuôi cấy với protein huỳnh quang hướng tới [[bộ máy Golgi (màu cam), vi ống (màu xanh lá cây) và nhuộm màu đối với DNA (màu lục lam). Kính hiển vi quét laser tùy chỉnh Nikon RTS2000MP.]] thumb|Hình ảnh [[Miễn dịch huỳnh quang của tế bào HeLa được nuôi cấy trong nuôi cấy mô và nhuộm bằng kháng thể kháng sợi actin màu xanh lá cây, vimentin màu đỏ và DNA màu xanh lam]] thumb|[[Miễn dịch huỳnh quang của tế bào HeLa hiển thị vi ống màu xanh lá cây, ty thể màu vàng, Nhân con màu đỏ và DNA hạt nhân màu tím]]

HeLa (; cũng được gọi là Hela hoặc hela) là một dòng tế bào bất tử được sử dụng trong nghiên cứu khoa học. Đây là dòng tế bào lâu đời nhất và được sử dụng phổ biến nhất ở người. Dòng này có nguồn gốc từ các tế bào ung thư cổ tử cung được lấy ra vào ngày 8 tháng 2 năm 1951, từ Henrietta Lacks, một bà mẹ 31 tuổi người Mỹ gốc Phi có 5 đứa con, qua đời vì bệnh ung thư vào ngày 4 tháng 10 năm 1951, và dòng tế bào này được đặt theo tên của Henrietta Lacks bằng cách lấy 2 ký tự đầu của tên riêng kết hợp với 2 ký tự đầu của họ mà tạo thành - HeLa. Dòng tế bào này được phát hiện là có độ bền và khả năng sinh sản đáng kể, cho phép nó được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học.

Các tế bào từ khối u ung thư cổ tử cung của Lacks đã được lấy đi mà cô không hề hay biết, đây là thông lệ ở Hoa Kỳ vào thời điểm đó. Nhà sinh học tế bào George Otto Gey phát hiện ra rằng chúng có thể được giữ sống và phát triển thành một dòng tế bào nếu được nuôi trong môi trường thích hợp. Trước đây, các tế bào được nuôi cấy từ các tế bào khác của con người sẽ chỉ tồn tại được vài ngày, nhưng các tế bào từ khối u của Lacks lại có thể sống và sinh sản không ngừng.

Lịch sử

Nguồn gốc

Năm 1951, một bệnh nhân tên Henrietta Lacks được đưa vào Bệnh viện Johns Hopkins với triệu chứng chảy máu âm đạo bất thường, và sau đó được điều trị ung thư cổ tử cung. Lần điều trị đầu tiên của cô được thực hiện bởi Lawrence Wharton Jr., người lúc này đã thu thập các mẫu mô từ cổ tử cung của cô mà không có sự đồng ý của cô. Sinh thiết cổ tử cung của cô đã cung cấp các mẫu mô để George Otto Gey, người đứng đầu Phòng thí nghiệm Nuôi cấy Mô, đánh giá và nghiên cứu lâm sàng. Trợ lý phòng thí nghiệm của Gey, Mary Kubicek, đã sử dụng kỹ thuật ống lăn để đặt tế bào vào nuôi cấy.

Các tế bào này được Gey nhân giống không lâu trước khi Lacks qua đời vì bệnh ung thư vào năm 1951. Đây là dòng tế bào đầu tiên của con người được chứng minh là nuôi cấy thành công trong ống nghiệm, đây là một thành tựu khoa học mang lại lợi ích sâu sắc cho nghiên cứu y học trong tương lai. Gey đã tặng miễn phí những tế bào này cùng với các công cụ và quy trình mà phòng thí nghiệm của ông đã phát triển cho bất kỳ nhà khoa học nào muốn nghiên cứu vì lợi ích của khoa học. Cả Lacks và gia đình cô đều chưa được xin phép để thu hoạch tế bào. Các tế bào này sau đó đã được thương mại hóa, mặc dù chưa bao giờ được cấp bằng sáng chế ở dạng ban đầu. Vào thời điểm đó, không có yêu cầu phải thông báo cho bệnh nhân hoặc người thân của họ về những vấn đề đó vì các mẫu vật thải ra trong quá trình phẫu thuật, chẩn đoán hoặc điều trị là tài sản của bác sĩ hoặc cơ sở y tế.

Theo thông lệ đối với trợ lý phòng thí nghiệm của Gey, tế bào nuôi cấy được đặt tên tuân thủ theo hai chữ cái đầu tiên trong họ và tên của Henrietta Lacks, vì thế dòng tế bào này được gọi là HeLa.

Các tế bào nuôi cấy khác đang bị các tế bào HeLa nghi ngờ xâm chiếm, vì vậy một nhóm nghiên cứu đã liên hệ với gia đình Lacks để tìm kiếm mẫu DNA nhằm giúp xác định các dòng tế bào gây ô nhiễm. Gia đình chưa bao giờ hiểu mục đích của chuyến thăm, nhưng họ rất đau khổ vì hiểu được những gì các nhà nghiên cứu đã nói với họ. Những tế bào này được coi là tế bào ung thư, vì chúng có nguồn gốc từ sinh thiết lấy từ một tổn thương có thể nhìn thấy trên cổ tử cung như một phần trong chẩn đoán ung thư của Lacks.

Tế bào HeLa, giống như các dòng tế bào khác, được gọi là "bất tử" ở chỗ chúng có thể phân chia không giới hạn số lần trong đĩa nuôi cấy tế bào trong phòng thí nghiệm miễn là đáp ứng các điều kiện sống sót cơ bản của tế bào (tức là được duy trì trong môi trường thích hợp). Có nhiều chủng tế bào HeLa khi chúng tiếp tục biến đổi trong môi trường nuôi cấy tế bào, nhưng tất cả các tế bào HeLa đều có nguồn gốc từ cùng các tế bào khối u được loại bỏ khỏi Lacks. Tổng số tế bào HeLa được nhân lên trong nuôi cấy tế bào vượt xa tổng số tế bào có trong cơ thể Henrietta Lacks.

Tranh cãi

thumb|Tượng Henrietta Lacks được khánh thành vào tháng 10 năm 2021 tại [[Royal Fort House, Bristol]]

Trường hợp của Lacks là một trong nhiều ví dụ điển hình của thế kỷ XX về việc thiếu sự chấp thuận của bệnh nhân có hiểu biết trong y học khi cơ sở điều trị hoặc bác sĩ lấy đi từ cơ thể của họ một mẫu vật. Sự liên lạc giữa người hiến mô và bác sĩ hầu như không tồn tại – tế bào được lấy mà không có sự đồng ý của bệnh nhân và bệnh nhân không được cho biết tế bào sẽ được sử dụng để làm gì. Bệnh viện Johns Hopkins, nơi Lacks được điều trị và thu hoạch mô, là bệnh viện duy nhất ở khu vực Baltimore nơi bệnh nhân người Mỹ gốc Phi có thể được chăm sóc miễn phí. Những bệnh nhân được chăm sóc miễn phí từ khu vực tách biệt này của bệnh viện thường trở thành đối tượng nghiên cứu mà họ không hề hay biết. Gia đình của Lacks cũng không có quyền truy cập vào hồ sơ bệnh nhân của cô và không có quyền quyết định ai sẽ nhận tế bào HeLa hoặc chúng sẽ được sử dụng vào mục đích gì. Ngoài ra, khi tế bào HeLa được phổ biến và sử dụng thường xuyên hơn trong cộng đồng khoa học, người thân của Lacks không nhận được lợi ích tài chính nào và tiếp tục sống với khả năng tiếp cận chăm sóc sức khỏe hạn chế.

Vấn đề ai sở hữu các mẫu mô được lấy để nghiên cứu đã được đưa ra trong vụ kiện của Tối cao pháp viện California trong vụ Moore kiện Regents của Đại học California vào năm 1990. Tòa án đã phán quyết rằng mô và tế bào bị loại bỏ của một người không phải là tài sản của người đó và có thể được thương mại hóa.

Vào năm 2021, gia đình của Henrietta Lacks khởi đơn kiện để đòi các khoản thanh toán trong quá khứ và tương lai cho việc bán tế bào HeLa được cho là trái phép và được biết đến rộng rãi bởi Thermo Fisher Scientific. Gia đình của Lacks đã thuê luật sư để đòi bồi thường từ hơn 100 công ty dược phẩm đã sử dụng và thu lợi từ tế bào HeLa. Việc giải quyết vụ kiện với Thermo Fisher Scientific được công bố vào tháng 8 năm 2023 với các điều khoản không được tiết lộ. Sau thỏa thuận dàn xếp, có thông báo rằng gia đình Lacks đang kiện công ty Ultragenyx.

Sử dụng trong nghiên cứu

Tế bào HeLa là tế bào đầu tiên của con người được nhân bản thành công vào năm 1953 bởi Theodore Puck và Philip I. Marcus tại Đại học Colorado, Denver. Kể từ thời điểm đó, tế bào HeLa đã "liên tục được sử dụng để nghiên cứu về bệnh ung thư, AIDS, tác động của bức xạ và các chất độc hại, lập bản đồ gen và vô số mục đích khoa học khác." Theo tác giả Rebecca Skloot, đến năm 2009, "nhiều hơn 60.000 bài báo khoa học đã được xuất bản về nghiên cứu được thực hiện trên HeLa, và con số đó đang tăng lên đều đặn với tốc độ hơn 300 bài báo mỗi tháng."

Xóa bỏ bệnh bại liệt

thumb|Tế bào HeLa đã đóng góp rất quan trọng trong việc tìm ra Vắc-xin Bại liệt - Áp phích năm 1963, khuyến khích công chúng dùng vắc-xin bại liệt qua đường uống. Tế bào HeLa được Jonas Salk sử dụng để thử nghiệm Vắc-xin bại liệt đầu tiên vào những năm 1950. Quan sát thấy chúng dễ bị nhiễm bệnh bại liệt, khiến các tế bào bị nhiễm bệnh chết. Vào mùa xuân năm 1953, một nhà máy nuôi cấy tế bào được thành lập tại Đại học Tuskegee để cung cấp tế bào HeLa cho Salk và các phòng thí nghiệm khác. Chưa đầy một năm sau, vắc xin của Salk đã sẵn sàng để thử nghiệm trên người.

Virus học

Tế bào HeLa đã được sử dụng để kiểm tra xem parvovirus lây nhiễm vào tế bào của người, chó và mèo như thế nào. Những tế bào này cũng đã được sử dụng để nghiên cứu các loại virus như oropouche virus (OROV). OROV gây ra sự gián đoạn của các tế bào trong quá trình nuôi cấy, trong đó các tế bào bắt đầu thoái hóa ngay sau khi chúng bị nhiễm bệnh, gây ra hiện tượng virus chết tế bào theo chương trình. Tế bào HeLa đã được sử dụng để nghiên cứu sự biểu hiện của papillomavirus E2 và apoptosis. Tế bào HeLa cũng đã được sử dụng để nghiên cứu khả năng gây ra apoptosis của virus gây bệnh ở chó trong các dòng tế bào ung thư, có thể đóng vai trò quan trọng trong việc phát triển các phương pháp điều trị cho các tế bào khối u kháng lại bức xạ và hóa trị.

Trong những năm qua, các tế bào HeLa đã bị nhiễm nhiều loại vi-rút khác nhau bao gồm HIV, sốt rét, bệnh mụn rộp và quai bị để thử nghiệm và phát triển các loại vắc-xin và thuốc mới. Tiến sĩ Richard Axel phát hiện ra rằng bằng cách thêm protein CD4 vào tế bào HeLa, chúng có thể bị nhiễm HIV, cho phép nghiên cứu virus. Năm 1979, các nhà khoa học biết được virus sởi liên tục biến đổi khi lây nhiễm vào tế bào HeLa và vào năm 2019, họ phát hiện ra rằng vi rút sởi không thể nhân lên trong tế bào HeLa.

Bệnh ung thư

Tế bào HeLa đã được sử dụng trong một số nghiên cứu về ung thư, bao gồm cả những nghiên cứu liên quan đến hormone steroid sinh dục như estradiol, estrogen và thụ thể estrogen, cùng với các hợp chất giống estrogen như quercetin và đặc tính giảm ung thư của nó. Cũng đã có nghiên cứu về tế bào HeLa, tác dụng của flavonoid và chất chống oxy hóa với estradiol đối với sự tăng sinh tế bào ung thư.

Vào năm 2011, tế bào HeLa đã được sử dụng trong các thử nghiệm thuốc nhuộm heptamethine mới IR-808 và các chất tương tự khác hiện đang được khám phá vì những ứng dụng độc đáo của chúng trong chẩn đoán y tế, phát triển liệu pháp trị liệu, điều trị cá nhân cho bệnh nhân ung thư với sự hỗ trợ của PDT, đồng thời-quản lý với các loại thuốc khác, và chiếu xạ. Tế bào HeLa đã được sử dụng trong nghiên cứu liên quan đến fullerene để gây ra apoptosis như một phần của liệu pháp quang động, cũng như trong nghiên cứu ung thư trong ống nghiệm sử dụng các dòng tế bào. Các tế bào HeLa khác cũng đã được sử dụng để xác định các dấu hiệu ung thư trong RNA và được sử dụng để thiết lập Hệ thống nhận dạng dựa trên RNAi và sự can thiệp của các tế bào ung thư cụ thể.

HeLa đã được chứng minh vào năm 2014 là dòng tế bào khả thi để ghép xenograft khối u ở chuột trụi C57BL/6, và sau đó được sử dụng để kiểm tra tác dụng in vivo của fluoxetine và cisplatin đối với ung thư cổ tử cung.

Di truyền học

Năm 1953, một lỗi trong phòng thí nghiệm liên quan đến việc trộn nhầm tế bào HeLa với chất lỏng sai đã cho phép các nhà nghiên cứu nhìn và đếm rõ ràng từng nhiễm sắc thể trong tế bào HeLa mà họ đang làm việc cùng lần đầu tiên. Phát hiện tình cờ này đã khiến các nhà khoa học Joe Hin Tjio và Albert Levan phát triển các kỹ thuật nhuộm và đếm nhiễm sắc thể tốt hơn.

Phân tích

Telomerase

Dòng tế bào HeLa được tạo ra để sử dụng trong nghiên cứu ung thư. Những tế bào này sinh sôi nảy nở nhanh chóng một cách bất thường, thậm chí so với các tế bào ung thư khác. Giống như nhiều tế bào ung thư khác, tế bào HeLa có phiên bản hoạt động của telomerase trong quá trình phân chia tế bào, sao chép telomere nhiều lần. Điều này ngăn chặn sự rút ngắn ngày càng tăng của telomere có liên quan đến lão hóa và cuối cùng là chết tế bào. Bằng cách này, các tế bào sẽ phá vỡ giới hạn Hayflick, đó là số lần phân chia tế bào giới hạn mà hầu hết các tế bào bình thường có thể trải qua trước khi trở thành lão hóa. Kết quả là sự phân chia tế bào không giới hạn và sự bất tử.

Số nhiễm sắc thể

Việc chuyển gen ngang từ papillomavirus 18 (HPV18) ở người sang tế bào cổ tử cung của con người đã tạo ra bộ gen HeLa, khác với bộ gen của Henrietta Lacks về nhiều mặt, bao gồm cả số lượng nhiễm sắc thể. Tế bào HeLa là tế bào ung thư phân chia nhanh chóng và số lượng nhiễm sắc thể thay đổi trong quá trình hình thành ung thư và nuôi cấy tế bào. Ước tính hiện tại (không bao gồm các đoạn rất nhỏ) là "số lượng nhiễm sắc thể siêu tam bội (3n+)" có nghĩa là tổng số 76 đến 80 nhiễm sắc thể (chứ không phải số lượng lưỡng bội bình thường là 46) với 22–25 nhiễm sắc thể bất thường về dòng vô tính, được gọi là "nhiễm sắc thể đặc trưng HeLa". Các nhiễm sắc thể đặc trưng có thể được lấy từ nhiều nhiễm sắc thể ban đầu, tạo ra số lượng tóm tắt đầy thách thức dựa trên cách đánh số ban đầu. Các nhà nghiên cứu cũng đã lưu ý rằng những kiểu nhân bất thường này có thể ổn định đến mức nào. mà gia đình Lacks không hề hay biết. Gia đình đã nêu lên mối lo ngại nên các tác giả đã tự nguyện từ chối quyền truy cập vào dữ liệu trình tự. Vào ngày 7 tháng 8 năm 2013, giám đốc Viện Y tế Quốc gia là Francis Collins đã công bố chính sách truy cập có kiểm soát vào bộ gen của dòng tế bào dựa trên thỏa thuận đạt được sau ba cuộc gặp với gia đình Lacks. Một ủy ban truy cập dữ liệu sẽ xem xét các yêu cầu của các nhà nghiên cứu về quyền truy cập vào trình tự bộ gen theo tiêu chí nghiên cứu dành cho nghiên cứu y học và người dùng sẽ tuân thủ các điều khoản trong Thỏa thuận sử dụng dữ liệu bộ gen HeLa, trong đó bao gồm tất cả các nhà nghiên cứu do Viện Y tế Quốc gia tài trợ sẽ gửi dữ liệu vào một cơ sở dữ liệu duy nhất để chia sẻ trong tương lai. Ủy ban bao gồm 6 thành viên bao gồm các đại diện từ các lĩnh vực y tế, khoa học và đạo đức sinh học, cũng như hai thành viên của gia đình Lacks.

Sự ô nhiễm

Tế bào HeLa đôi khi khó kiểm soát vì chúng thích nghi với sự phát triển trong đĩa nuôi cấy mô với khả năng xâm lấn và cạnh tranh với các dòng tế bào khác. Thông qua việc bảo trì không đúng cách, chúng đã làm ô nhiễm các tế bào nuôi cấy khác trong cùng phòng thí nghiệm, cản trở nghiên cứu sinh học và buộc các nhà nghiên cứu phải tuyên bố nhiều kết quả không đúng. Mức độ ô nhiễm tế bào HeLa giữa các loại tế bào khác vẫn chưa được biết rõ vì rất ít nhà nghiên cứu kiểm tra danh tính hoặc độ tinh khiết của các dòng tế bào đã được thiết lập. Người ta đã chứng minh rằng một phần đáng kể các dòng tế bào in vitro bị nhiễm tế bào HeLa; ước tính dao động từ 10% đến 20%. Quan sát này cho thấy rằng bất kỳ dòng tế bào nào cũng có thể dễ bị nhiễm bẩn ở một mức độ nào đó. Stanley Michael Gartler (1967) và Walter Nelson-Rees (1975) là những người đầu tiên công bố về sự lây nhiễm của các dòng tế bào khác nhau bởi HeLa.

Thay vì tập trung vào cách giải quyết vấn đề ô nhiễm tế bào HeLa, nhiều nhà khoa học và tác giả khoa học tiếp tục ghi nhận vấn đề này đơn giản là vấn đề ô nhiễm - không phải do lỗi hoặc thiếu sót của con người mà do bản chất cứng rắn, sinh sôi nảy nở quá mạnh của HeLa. Dữ liệu gần đây cho thấy ô nhiễm chéo vẫn là một vấn đề lớn đang diễn ra với nuôi cấy tế bào hiện đại. Ủy ban Xác thực Dòng Tế bào Quốc tế (ICLAC) lưu ý rằng nhiều trường hợp xác định sai dòng tế bào là kết quả của sự lây nhiễm chéo môi trường nuôi cấy bởi một dòng tế bào phát triển nhanh hơn khác. Điều này đặt ra câu hỏi về giá trị của nghiên cứu được thực hiện bằng cách sử dụng các dòng tế bào bị ô nhiễm, vì một số thuộc tính nhất định của chất gây ô nhiễm, có thể đến từ một loài hoặc mô hoàn toàn khác, có thể được phân bổ sai cho dòng tế bào đang được điều tra.

Đề xuất loài mới

thumb|[[Leigh Van Valen lấy tên của nhà di truyền học Stanley Michael Gartler đặt làm danh pháp khoa học cho HeLa như một loài mới - "Helacyton gartleri"]] HeLa được nhà sinh vật học tiến hóa Leigh Van Valen mô tả như một ví dụ về việc tạo ra một loài mới đương thời, được đặt tên là "Helacyton gartleri", do khả năng sao chép vô thời hạn và số lượng nhiễm sắc thể không phải của con người. Loài này được đặt theo tên của nhà di truyền học Stanley Michael Gartler, người mà Van Valen cho rằng đã khám phá ra "sự thành công đáng chú ý của loài này". Lập luận của ông về sự hình thành loài phụ thuộc vào những điểm sau:

• Sự không tương thích nhiễm sắc thể của tế bào HeLa với con người.
• Ổ sinh thái của tế bào HeLa.
• Khả năng tồn tại và phát triển của chúng vượt xa mong muốn của người nuôi cấy.
• HeLa có thể được định nghĩa là một loài vì nó có kiểu nhân đồ riêng.

Van Valen đề xuất họ mới là Helacytidae và chi Helacyton, cũng như đề xuất một loài mới cho tế bào HeLa trong cùng một bài báo.

Tuy nhiên, đề xuất này chưa được các nhà sinh học tiến hóa nổi tiếng khác cũng như các nhà khoa học thuộc các ngành khác coi trọng. Lập luận của Van Valen về việc HeLa là một loài mới không đáp ứng các tiêu chí cho một loài sinh sản vô tính đơn bào độc lập vì sự bất ổn của kiểu nhân của HeLa và việc chúng thiếu một dòng dõi tổ tiên nghiêm ngặt.

Hình ảnh

Trong phương tiện truyền thông

• Bộ phim tài liệu "The Way of All Flesh" năm 1997 của Adam Curtis giải thích lịch sử của HeLa và ý nghĩa của nó trong y học và xã hội.
• Một tập phim Law & Order "Immortal" năm 2010 dựa chủ yếu vào câu chuyện của Henrietta Lacks và dòng HeLa, sử dụng các tế bào "NaRo" hư cấu làm thế thân.
• Câu chuyện về sự ra đời của dòng HeLa cũng là chủ đề của một tập podcast Radiolab năm 2010.
• HeLa là chủ đề trong cuốn sách xuất bản năm 2010 của Rebecca Skloot, Cuộc đời bất tử của Henrietta Lacks, điều tra bối cảnh lịch sử của dòng tế bào và cách gia đình Lacks tham gia vào việc sử dụng nó.