В биомедицинских исследованиях и при разработке новых видов лечения часто используют выращенные в лаборатории культуры человеческих клеток. Среди множества клеточных линий одной из самых известных является HeLa — клетки эндотелия матки. Эти клетки, имитирующие упрощённого «человека» в лабораторных исследованиях, являются «вечными» — они могут бесконечно делиться, переносить десятки лет в морозилке, могут быть поделены на части в разных пропорциях. На своей поверхности они несут достаточно универсальный набор рецепторов, что позволяет использовать их для исследования действия различных цитокинов; они очень неприхотливы в культивировании; очень хорошо переносят консервацию.
В большую науку эти клетки попали совершенно неожиданно. Они были взяты у женщины по имени Генриетта Лакс, которая вскоре после этого умерла. Рассмотрим всю историю подробнее.
Генриетта Лакс
Генриетта Лакс была красивой чернокожей американкой. Она жила в небольшом городке Тернер в Южной Вирджинии вместе с мужем и пятью детьми. 1 февраля 1951 года Генриетта Лакс обратилась в госпиталь Джонса Хопкинса — её беспокоили странные выделения, которые она периодически обнаруживала на своём нижнем белье. Медицинский диагноз был страшен и беспощаден — рак шейки матки. Восемь месяцев спустя, несмотря на хирургию и радиационное облучение, она умерла. Ей был 31 год.
Пока Генриетта находилась в госпитале Хопкинса, лечащий врач отправил её опухоль (цервикальная биопсия) на анализ Джорджу Гею (George Gey) — начальнику лаборатории исследования клеток тканей в госпитале Хопкинса. Напомним, что в то время культивирование клеток вне организма было только на стадии становления, и главной проблемой была предопределённая гибель клеток — после определённого количества делений вся клеточная линия погибала.
Оказалось, что клетки, обозначенные «HeLa» (акроним имени и фамилии Henrietta Lacks), размножались вдвое быстрее клеток из нормальных тканей. Такого прежде не происходило ни с какими другими клетками in vitro. Кроме того, трансформация сделала эти клетки бессмертными — у них отключилась программа подавления роста после определённого количества делений [1]. Это открывало небывалые перспективы в биологии.
Действительно, никогда до этого момента исследователи не могли считать результаты, полученные на клеточных культурах, столь достоверными: раньше все опыты проводились на разнородных клеточных линиях, которые, в конце концов, погибали — иногда прежде, чем удавалось получить какие-нибудь результаты. И тут учёные получили первую стабильную и даже вечную (!) клеточную линию, достаточно адекватно имитирующую сущность организма. А когда обнаружилось, что клетки HeLa способны пережить даже пересылку по почте, Гей разослал их своим коллегам по всей стране. Очень скоро спрос на клетки HeLa вырос и их растиражировали в лабораториях по всему миру. Они стали первой «шаблонной» клеточной линией.
Так получилось, что Генриетта умерла именно в тот день, когда Джордж Гей выступал перед телевизионными камерами, держа в руках пробирку с её клетками и заявляя, что началась новая эпоха в медицинских исследованиях — эпоха новых перспектив в поиске лекарств и исследовании жизни.
Почему её клетки так важны?
И он был прав. Линия клеток, идентичная во всех лабораториях мира, позволила быстро получать и независимо подтверждать всё новые и новые данные. Можно смело сказать, что гигантский прыжок молекулярной биологии в конце прошлого века был обусловлен возможностью культивировать клетки in vitro. Клетки Генриетты Лакс стали первыми бессмертными человеческими клетками, которые когда-либо были выращены на искусственной питательной среде. HeLa научили учёных культивировать сотни других линий раковых клеток. И, хотя до сих пор не найдено условий для культивирования нетрансформированных клеток, раковые клетки в большинстве своём являются адекватной моделью для поиска ответов на вопросы, задаваемые учёными и медиками. Так, например, без клеток линии HeLa была бы невозможна разработка вакцины против полиомиелита Джонасом Солком (Jonas Salk) [2].
С момента смерти Генриетты Лакс клетки её опухоли непрерывно использовалась для исследования таких заболеваний как рак, СПИД, для изучения воздействия радиации и токсичных веществ, составления генетических карт и огромного количества других научных задач. В биомедицинском мире клетки HeLa стали столь же известны, как лабораторные крысы и чашки Петри. В декабре 1960 года клетки HeLa полетели в космос на советском космическом аппарате «Спутник-6». Результаты показали, что HeLa хорошо себя чувствуют не только в земных условиях, но и в невесомости. С тех пор HeLa использовали и для клонирования (предварительные опыты по пересадке ядер перед клонированием знаменитой овцы Долли проводились на HeLa), и для составления генетических карт, и для отработки искусственного оплодотворения, и для тысяч других исследований.
Помимо науки…
Личность самой Генриетты Лакс долгое время не афишировалась. Доктор Гей, конечно, знал о происхождении клеток HeLa, но он полагал, что конфиденциальность в этом вопросе является приоритетом, и в течение многих лет семья Лакс не знала, что это именно её клетки прославились на весь мир. После смерти доктора Гея в 1970 году тайна раскрылась. Это случилось следующим образом. Напомним, что стандарты стерильности и техники работы с клеточными линиями только зарождались, некоторые ошибки всплывали только спустя годы. Так и в случае с клетками HeLa — спустя 25 лет учёные выяснили, что множество клеточных культур, происходящих из других типов тканей, включая клетки молочных желёз и предстательной железы, оказались заражёнными более агрессивными и живучими клетками HeLa.
Оказалось, что HeLa могут перемещаться с частицами пыли в воздухе или на недостаточно тщательно вымытых руках и приживаться в культурах других клеток. Это вызвало большой скандал. В надежде решить проблему путём генотипирования (секвенирования генома тогда ещё не изобрели), одна группа учёных разыскала родственников Генриетты и попросила дать им образцы ДНК семьи, чтобы составить карту генов. Таким образом тайное и стало явным.
Клетки HeLa под сканирующим микроскопом в псевдоцветах. / Иллюстрация — Steve Gschmeissner / Science Photo Library.
Сейчас американцы переживают по поводу того, что семья Генриетты так и не получила компенсацию за использование клеток HeLa без согласия донора. Плюс, семья по сей день живёт в не очень-то хорошем достатке, и материальная помощь была бы очень кстати. Но все запросы упираются в глухую стену — ответчиков давно уж нет, а Медицинская академия и другие научные структуры не хотят поддерживать разговор…
Реальное бессмертие?
Злокачественная опухоль, убившая Генриетту, сделала её клетки потенциально бессмертными. Хотела ли эта женщина бессмертия? И получила ли она его? Если сравнить первую и последнюю фотографии этой статьи, возникает ощущение, как в фантастическом романе — часть живого человека, искусственно размноженная, терпит миллионы испытаний, «пробует на вкус» все лекарства перед тем, как они попадут в аптеку, раздраконивается до самых что ни на есть основ молекулярными биологами во всем мире…
Конечно, всё это не имеет никакого отношения к «жизни после жизни». Мы не допускаем, что в клетках HeLa, круглый год мучимых в ламинарах лабораторий ненасытными аспирантами, существует хоть какая-то частичка личности несчастной молодой женщины. Тем не менее, хочется почтить её память, поскольку сделанный ею невольный вклад в медицину неоценим — клетки, оставшиеся после неё, спасли и продолжают спасать жизней больше, чем в силах сделать любой врач.
[1] Клетки HeLa называют «бессмертными», т.к. они способны делиться бесконечное число раз, в отличие от обычных клеток, имеющих предел Хейфлика. Это происходит потому, что, как и клетки многих раковых опухолей, клетки HeLa производят фермент теломеразу, которая наращивает теломеры на концах ДНК хромосом.
[2] К слову, Солк был настолько уверен в безопасности полученной вакцины — ослабленного вируса полиомиелита, — что в доказательство надёжности своего лекарства сначала вколол вакцину себе, своей жене и троим детям.