Im Labor gezüchtete menschliche Zellkulturen werden häufig in der biomedizinischen Forschung und bei der Entwicklung neuer Behandlungsmethoden verwendet. Unter den vielen Zelllinien ist HeLa eine der bekanntesten. Diese Zellen, die den menschlichen Körper in vitro („in vitro“) imitieren, sind „ewig“- sie können sich endlos teilen, die Ergebnisse ihrer Forschung werden in verschiedenen Labors zuverlässig reproduziert. Auf ihrer Oberfläche tragen sie einen ziemlich universellen Satz von Rezeptoren, mit denen sie die Wirkung verschiedener Substanzen untersuchen können, von einfachen anorganischen bis hin zu Proteinen und Nukleinsäuren. Sie sind unprätentiös im Anbau und vertragen Gefrieren und Konservieren gut.
Diese Zellen kamen ganz unerwartet in die große Wissenschaft. Sie wurden einer Frau namens HEnrietta LAcks entnommen, die kurz darauf starb. Die Zellkultur des Tumors, der sie getötet hat, erwies sich jedoch als unverzichtbares Werkzeug für Wissenschaftler.
Lassen Sie uns mehr darüber herausfinden …
Henrietta fehlt
Henrietta Lacks war eine wunderschöne schwarze Amerikanerin. Sie lebte mit ihrem Mann und fünf Kindern in der kleinen Stadt Turner in South Virginia. Am 1. Februar 1951 ging Henrietta ins Johns Hopkins Hospital - sie war besorgt über die seltsame Entladung, die sie regelmäßig an ihrer Unterwäsche fand. Die medizinische Diagnose war schrecklich und gnadenlos - Gebärmutterhalskrebs. Acht Monate später starb sie trotz Operation und Strahlentherapie. Sie war 31 Jahre alt.
Während Henrietta im Hopkins Hospital war, schickte der behandelnde Arzt die durch Biopsie gewonnenen Tumorzellen zur Analyse an George Gay, den Leiter des Forschungslabors für Gewebezellen im Hopkins Hospital. Zu dieser Zeit befand sich die Kultivierung von Zellen außerhalb des Körpers erst im Stadium der Bildung, und das Hauptproblem war der unvermeidliche Zelltod - nach einer bestimmten Anzahl von Teilungen starb die gesamte Zelllinie.
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Es stellte sich heraus, dass sich die mit "HeLa" bezeichneten Zellen (ein Akronym für den Vor- und Nachnamen von Henrietta Lax) viel schneller vermehrten als Zellen aus normalen Geweben. Darüber hinaus machte die maligne Transformation diese Zellen unsterblich - ihr Wachstumsunterdrückungsprogramm wurde nach einer bestimmten Anzahl von Teilungen abgeschaltet. Dies war noch nie zuvor in vitro bei anderen Zellen der Fall. Dies eröffnete beispiellose Perspektiven in der Biologie.
Nie zuvor konnten Forscher die in Zellkulturen erzielten Ergebnisse als absolut zuverlässig betrachten: Alle Experimente wurden an unterschiedlichen Zelllinien durchgeführt, die schließlich starben - manchmal sogar, bevor sie Ergebnisse erzielen konnten. Und dann wurden Wissenschaftler Eigentümer der ersten stabilen und sogar ewigen (!) Zelllinie, die die Eigenschaften des Organismus angemessen nachahmt. Und als festgestellt wurde, dass HeLa-Zellen sogar den Versand überleben konnten, schickte Gay sie an Kollegen im ganzen Land. Sehr bald wuchs die Nachfrage nach HeLa-Zellen und sie wurden in Labors auf der ganzen Welt repliziert. Sie wurden die erste "Template" -Zelllinie.
So kam es, dass Henrietta an dem Tag starb, als George Gay vor Fernsehkameras sprach und ein Reagenzglas mit ihren Zellen in der Hand hielt. Er erklärte, dass eine Ära neuer Perspektiven in der Wirkstoffforschung und in der biomedizinischen Forschung begonnen habe.
Warum sind ihre Zellen so wichtig?
Und er hatte recht. Die in allen Labors der Welt identische Zelllinie ermöglichte es, immer mehr neue Daten schnell zu erhalten und unabhängig zu bestätigen. Wir können mit Sicherheit sagen, dass der große Sprung in der Molekularbiologie am Ende des letzten Jahrhunderts auf die Fähigkeit zurückzuführen war, Zellen in vitro zu kultivieren. Die Zellen von Henrietta Lacks waren die ersten unsterblichen menschlichen Zellen, die jemals in künstlichen Kulturmedien gezüchtet wurden. HeLa bildete Forscher aus, um Hunderte anderer Krebszelllinien zu kultivieren. Und obwohl sich in den letzten Jahren die Priorität in diesem Bereich auf Kulturen von Zellen normalen Gewebes und induzierten pluripotenten Stammzellen verlagert hat (die japanische Wissenschaftlerin Shinya Yamanaka erhielt 2012 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für die Entdeckung einer Methode, um Zellen eines erwachsenen Organismus in einen embryonalen Zustand zurückzubringen),Dennoch bleiben Krebszellen der akzeptierte Standard in der biomedizinischen Forschung. Der Hauptvorteil von HeLa ist das unkontrollierbare Wachstum auf einfachen Nährmedien, das eine groß angelegte Forschung zu minimalen Kosten ermöglicht.
Seit dem Tod von Henrietta Lacks wurden ihre Tumorzellen kontinuierlich verwendet, um die molekularen Muster der Entwicklung verschiedener Krankheiten, einschließlich Krebs und AIDS, zu untersuchen, die Auswirkungen von Strahlung und toxischen Substanzen zu untersuchen, genetische Karten und eine Vielzahl anderer wissenschaftlicher Probleme zu erstellen. In der biomedizinischen Welt sind HeLa-Zellen so berühmt geworden wie Laborratten und Petrischalen. Im Dezember 1960 flogen HeLa-Zellen als erste in einem sowjetischen Satelliten ins All. Noch heute ist der Umfang der damals von sowjetischen Genetikern im Weltraum durchgeführten Experimente bemerkenswert. Die Ergebnisse zeigten, dass HeLa nicht nur unter terrestrischen Bedingungen, sondern auch unter Schwerelosigkeit gut abschneidet.
Ohne HeLa-Zellen wäre die Entwicklung des von Jonas Salk entwickelten Polio-Impfstoffs unmöglich gewesen. Übrigens war Salk so überzeugt von der Sicherheit des Impfstoffs (geschwächtes Polio-Virus), dass er sich, seiner Frau und drei Kindern den Impfstoff injizierte, um die Zuverlässigkeit seines Arzneimittels zu beweisen.
Seitdem wurde HeLa zum Klonen verwendet (Vorversuche zur Transplantation von Zellkernen vor dem Klonen der berühmten Dolly-Schafe wurden mit HeLa durchgeführt), zum Testen von Methoden der künstlichen Befruchtung und für Tausende anderer Studien (einige davon sind in der Tabelle aufgeführt).
Neben der Wissenschaft …
Die Persönlichkeit von Henrietta Lacks selbst wurde lange Zeit nicht beworben. Für Dr. Gay war die Herkunft der HeLa-Zellen natürlich kein Geheimnis, aber er glaubte, dass die Privatsphäre Priorität hatte, und die Familie Lax wusste viele Jahre lang nicht, dass Henriettas Zellen auf der ganzen Welt berühmt waren. Das Rätsel wurde erst nach dem Tod von Dr. Gay im Jahr 1970 gelüftet.
Erinnern Sie sich daran, dass die Sterilitätsstandards und Techniken für die Arbeit mit Zelllinien zu diesem Zeitpunkt noch in den Kinderschuhen steckten und einige Fehler erst Jahre später auftauchten. Im Fall von HeLa-Zellen stellten Wissenschaftler nach 25 Jahren fest, dass viele der in der Forschung verwendeten Zellkulturen, die aus anderen Gewebetypen stammen, einschließlich Brust- und Prostatakrebszellen, mit aggressiveren und zäheren HeLa-Zellen infiziert waren. Es stellte sich heraus, dass sich HeLa mit Staubpartikeln in der Luft oder auf unzureichend gewaschenen Händen bewegen und in Kulturen anderer Zellen Wurzeln schlagen kann. Dies verursachte einen großen Skandal. In der Hoffnung, das Problem durch Genotypisierung zu lösen (Sequenzierung ist eine vollständige Lektüre des Genoms - zu dieser Zeit war es noch nur als grandioses internationales Projekt geplant),Eine Gruppe von Wissenschaftlern machte Henriettas Verwandte ausfindig und bat um DNA-Proben aus der Familie, um die Gene abzubilden. So wurde das Geheimnis gelüftet.
Übrigens sind die Amerikaner noch besorgter darüber, dass Henriettas Familie ohne Zustimmung des Spenders nie eine Entschädigung für die Verwendung von HeLa-Zellen erhalten hat. Bis heute lebt die Familie in nicht sehr gutem Wohlstand, und finanzielle Unterstützung wäre sehr nützlich. Alle Anfragen stoßen jedoch auf eine leere Wand - es gab lange Zeit keine Befragten, und die Medizinische Akademie und andere wissenschaftliche Strukturen wollen dieses Thema vorhersehbar nicht diskutieren.
Am 11. März 2013 fügte eine neue Veröffentlichung dem Feuer Brennstoff hinzu, in dem die Ergebnisse der vollständigen Genomsequenz der HeLa-Zelllinie vorgestellt wurden. Wiederum wurde das Experiment ohne die Zustimmung von Henriettas Nachkommen durchgeführt, und nach einer kurzen ethischen Kontroverse war der uneingeschränkte Zugang zu genomischen Informationen nur Fachleuten gestattet. Dennoch ist die vollständige genomische Sequenz von HeLa für spätere Arbeiten von großer Bedeutung, um die Verwendung der Zelllinie in zukünftigen genomischen Projekten zu ermöglichen.
Wirkliche Unsterblichkeit?
Der bösartige Tumor, der Henrietta tötete, machte ihre Zellen möglicherweise unsterblich. Wollte diese Frau Unsterblichkeit? Und hat sie es bekommen? Wenn Sie darüber nachdenken, entsteht eine fantastische Sensation - ein Teil eines lebenden Menschen, der künstlich vervielfacht wird, Millionen von Tests durchläuft, alle Medikamente „schmeckt“, bevor sie an Tieren getestet werden, wird von Molekularbiologen auf der ganzen Welt bis ins Mark zerbrochen …
Natürlich hat das alles nichts mit "Leben nach Leben" zu tun. Es ist töricht zu glauben, dass in den Zellen von HeLa, die von unersättlichen Wissenschaftlern unaufhörlich gequält werden, zumindest ein Teil der Seele einer unglücklichen jungen Frau vorhanden ist. Darüber hinaus können diese Zellen nur teilweise als menschlich angesehen werden. Im Kern jeder HeLa-Zelle befinden sich 76 bis 82 Chromosomen aufgrund der Transformation, die während der Malignität auftrat (normale menschliche Zellen enthalten 46 Chromosomen), und diese Polyploidie wirft regelmäßig Debatten über die Eignung von HeLa-Zellen als Modell der menschlichen Physiologie auf. Es wurde sogar vorgeschlagen, diese Zellen in einer separaten, menschennahen Spezies namens Helacyton gartleri zu isolieren, zu Ehren von Stanley Gartler, der diese Zellen untersuchte, aber dies wird heute nicht ernsthaft diskutiert.
Die Forscher sind sich jedoch immer der Einschränkungen bewusst, die berücksichtigt werden müssen. Erstens bleibt HeLa trotz aller Veränderungen immer noch menschliche Zellen: Alle ihre Gene und biologischen Moleküle entsprechen den menschlichen, und molekulare Wechselwirkungen sind in den allermeisten Fällen mit den biochemischen Pfaden gesunder Zellen identisch. Zweitens macht die Polyploidie diese Linie für genomische Studien bequemer, da die Menge an genetischem Material in einer Zelle erhöht wird und die Ergebnisse klarer und kontrastreicher sind. Drittens können Sie dank der breiten Verbreitung von Zelllinien auf der ganzen Welt die Experimente von Kollegen problemlos wiederholen und die veröffentlichten Daten als Grundlage für Ihre eigene Forschung verwenden. Nachdem Sie die grundlegenden Fakten zum HeLa-Modell ermittelt haben (und jeder erinnert sich, dass dies sogar ein praktisches, aber nur ein Modell des Körpers ist),Wissenschaftler versuchen, sie auf adäquateren Modellsystemen zu replizieren. Wie Sie sehen können, bilden HeLa und ähnliche Zellen heute die Grundlage für die gesamte Wissenschaft. Und trotz der ethischen und moralischen Streitigkeiten möchte ich heute die Erinnerung an diese Frau ehren, denn ihr unfreiwilliger Beitrag zur Medizin ist von unschätzbarem Wert: Die nach ihr verbliebenen Zellen haben gerettet und retten weiterhin mehr Leben als jeder Arzt.
Handy-Rekordhalter
Die Unsterblichkeit von HeLa-Zellen ist mit den Folgen einer Infektion mit dem humanen Papillomavirus HPV18 verbunden. Die Infektion verursachte Triplodien vieler Chromosomen (die Bildung von drei Kopien anstelle des üblichen Paares) und die Aufspaltung einiger von ihnen in Fragmente. Darüber hinaus erhöhte die Infektion die Aktivität einer Reihe von Zellwachstumsregulatoren, wie beispielsweise der Gene Telomerase (ein Regulator des Zelltods) und c-Myc (ein Regulator der Syntheseaktivität vieler Proteine). Solche einzigartigen (und zufälligen) Veränderungen haben HeLa-Zellen zum Rekord für Wachstumsrate und Resistenz gemacht, selbst unter anderen Krebszelllinien, von denen es heute mehrere hundert gibt. Darüber hinaus erwiesen sich die erhaltenen Veränderungen im Genom als sehr stabil und blieben unter Laborbedingungen in den letzten Jahren unverändert.
Bald nach Henriettas Tod begann die Gründung der HeLa-Fabrik, eines Großunternehmens, das es ermöglichen würde, wöchentlich Billionen von HeLa-Zellen zu züchten. Die Fabrik wurde aus einem einzigen Grund gebaut - um Polio zu stoppen.
Bis Ende 1951 die weltweit größte Polio-Epidemie in der Geschichte. Die Schulen waren geschlossen, die Eltern waren in Panik. Ein Impfstoff wurde dringend benötigt. Im Februar 1952 gab Jonas Salk von der Universität Pittsburgh bekannt, dass er den weltweit ersten Polio-Impfstoff entwickelt habe, ihn jedoch erst dann Kindern anbieten könne, wenn er seine Sicherheit und Wirksamkeit gründlich getestet habe. Dies erforderte kultivierte Zellen in so großen industriellen Mengen, dass sie noch nie zuvor hergestellt worden waren.
Die National Endowment for Infant Paralysis (NFIP), eine Wohltätigkeitsorganisation, die von Präsident Franklin Delano Roosevelt gegründet wurde, der selbst von Polio gelähmt war, bereitete den größten Feldversuch mit einem Polio-Impfstoff in der Krankengeschichte vor. Es war geplant, dass Salk zwei Millionen Kinder impfen wird, und die NFIP wird ihnen Blut abnehmen, um zu testen, ob sie immun sind. Es müssen jedoch Millionen von Neutralisationstests durchgeführt werden, wenn das Serum geimpfter Kinder mit lebenden Polio-Viren und kultivierten Zellen gemischt wird. Wenn der Impfstoff wirkt, sollte das Serum der geimpften Kinder das Polio-Virus blockieren und die Zellen schützen. Andernfalls infiziert das Virus Zellen und verursacht Schäden, die Wissenschaftler unter dem Mikroskop sehen können.
Die Schwierigkeit bestand darin, dass Affenzellen für Neutralisationstests verwendet wurden, die während dieser Reaktion starben. Dies war ein Problem - nicht weil sie sich um Tiere kümmerten (dies wurde damals im Gegensatz zu unserer Zeit nicht besprochen), sondern weil Affen teuer waren. Millionen von Neutralisationsreaktionen mit Affenzellen würden Millionen von Dollar kosten, daher suchte die NFIP verzweifelt nach einer zu kultivierenden Zelle, die sich massenhaft vermehren und weniger kosten könnte als Affenzellen.
Die NFIP wandte sich an Guy und mehrere andere Zellkulturspezialisten, und Guy erkannte, dass dies wirklich eine Goldmine war. Als Ergebnis der Wohltätigkeitsorganisation erhielt die NFIP jährlich durchschnittlich 50 Millionen US-Dollar an Spenden, und sein Direktor wollte den größten Teil dieses Betrags an Zellkultivierende spenden, damit diese den Weg finden, Zellen in Massen zu produzieren, von denen jeder seit vielen Jahren geträumt hat.
Das Angebot kam zum richtigen Zeitpunkt: Durch einen glücklichen Zufall stellte Guy kurz nach dem Anruf der NFIP um Hilfe fest, dass Henriettas Zellen nicht wie menschliche Zellen wuchsen, die er bisher getroffen hatte.
Die meisten Zellen in Kultur wachsen in einer einzigen Schicht in Form eines Gerinnsels auf der Oberfläche des Glases, was bedeutet, dass der freie Raum schnell ausgeht. Das Erhöhen der Zellzahl ist arbeitsintensiv: Wissenschaftler müssen die Zellen immer wieder aus dem Reagenzglas kratzen und in mehreren neuen Behältern verteilen, um den Zellen neuen Raum zum Wachsen zu geben. Wie sich herausstellte, sind HeLa-Zellen sehr unprätentiös: Sie brauchten keine Glasoberfläche zum Wachsen, sie konnten wachsen, indem sie in einem Kulturmedium schwebten, das ständig von einem "magischen Gerät" gerührt wurde - eine wichtige Technologie, die von Guy entwickelt wurde und heute als Suspensionskultivierung bezeichnet wird. Dies bedeutete, dass HeLa-Zellen nicht wie alle anderen durch den Raum begrenzt waren; Sie konnten teilen, solange das Kulturmedium übrig blieb. Je größer der Behälter mit dem Kulturmedium ist,Je mehr Zellen wuchsen. Diese Entdeckung bedeutete, dass HeLa-Zellen, die für das Polio-Virus anfällig sind (weil einige Zellen unempfindlich dafür sind), das Problem der Massenzellproduktion lösen und dazu beitragen würden, das Testen des Impfstoffs an Millionen von Affenzellen zu vermeiden.
Und so versuchten Guy und sein Kollege im NFIP-Beirat William Scherer, ein junger Forscher an der Universität von Minnesota, der kürzlich seine These verteidigte, im April 1952, Henriettas Zellen mit dem Polio-Virus zu infizieren. Einige Tage später stellten sie fest, dass HeLa tatsächlich anfälliger für das Virus war als alle anderen bisher kultivierten Zellen. Und sie stellten fest, dass sie genau das gefunden hatten, was die NFIP brauchte.
Sie erkannten auch, dass sie einen neuen Weg finden mussten, um Zellen zu transportieren, bevor sie mit der Massenproduktion von Zellen beginnen konnten. Die von Guy verwendete Flugzeugabgabe war großartig, um mehrere Fläschchen an Kollegen zu senden, aber für große Mengen zu teuer. Milliarden von gezüchteten Zellen sind nutzlos, wenn diese Zellen nicht an den richtigen Ort geliefert werden können. Und Wissenschaftler begannen zu experimentieren.
Am Memorial Day 1952 nahm Guy mehrere Röhrchen HeLa und genügend Kulturmedium, um mehrere Tage zu leben, damit die Zellen leben konnten, und legte sie in einen mit Korken ausgekleideten und mit Eis gefüllten Blechbehälter, um eine Überhitzung zu vermeiden. Er versorgte Mary mit detaillierten Pflegeanweisungen und schickte Mary zur Post, um ein Paket mit Reagenzgläsern an Scherer in Minnesota zu senden. Aufgrund der Feiertage waren alle Postämter in Baltimore geschlossen, mit Ausnahme des Zentralbüros in der Innenstadt. Um dorthin zu gelangen, musste Mary mehrere Straßenbahnen wechseln, aber am Ende kam sie dort an. Die Käfige auch: Vier Tage später kam das Paket in Minneapolis an. Scherer stellte die Zellen in einen Inkubator und begann zu wachsen. Zum ersten Mal haben lebende Zellen den Versand erfolgreich verschoben.
In den folgenden Monaten schickten Guy und Scherer HeLa-Röhren mit Flugzeug, Zug und LKW quer durch das Land, von Minneapolis nach Norwich, New York und zurück, um sicherzustellen, dass die Zellen der langen Reise in jedem Klima standhalten konnten. Die Zellen starben nur in einem Reagenzglas.
Als die NFIP erfuhr, dass HeLa anfällig für das Polio-Virus ist und zu geringen Kosten in großen Mengen angebaut werden kann, wurde sofort mit William Scherer vereinbart, die Entwicklung des HeLa-Vertriebszentrums an der Tuskegee University, einer der renommiertesten Universitäten des Landes, zu überwachen schwarz. Die NFIP wählte die Tuskegee University für dieses Projekt wegen Charles Bynum, Direktor der Negro-Aktivitäten der Stiftung. Bainum - ein Naturwissenschaftslehrer und Bürgerrechtler und der erste Direktor der schwarzen Stiftung des Landes - wollte das Zentrum in Tuskegee für Hunderttausende von Dollar an Finanzmitteln, vielen Arbeitsplätzen und Ausbildungsmöglichkeiten für junge schwarze Wissenschaftler beherbergen.
Innerhalb weniger Monate hatte ein Team von sechs schwarzen Wissenschaftlern und Labortechnikern in Tuskegee eine noch nie dagewesene Fabrik gebaut: Industriestahlautoklaven zur Dampfsterilisation säumten die Wände, riesige Behälter mit mechanisch gerührtem Kulturmedium standen in Reihen, Inkubatoren voller Glasflaschen für Zellkulturen und automatische Zellspender sind groß und haben lange, dünne Metallgriffe, mit denen HeLa-Zellen in ein Röhrchen nach dem anderen injiziert werden. Jede Woche bereitete das Team in Tuskegee Tausende Liter von Guys Rezeptkulturmedium vor und mischte Salze, Mineralien und Blutserum aus den Dutzenden von Studenten, Soldaten und Baumwollbauern, die auf Anzeigen in der lokalen Zeitung reagierten, um Blut für Geld zu spenden.
Mehrere Techniker dienten als Qualitätskontrollpipeline und mikroskopierten jede Woche Hunderttausende von HeLa-Zellkulturen, um sicherzustellen, dass sie lebensfähig und gesund waren. Andere schickten Zellen nach einem strengen Zeitplan in 23 Polio-Impfstoff-Testzentren an Forscher im ganzen Land.
Schließlich wuchs das Tuskegee-Team auf 35 Wissenschaftler und Labortechniker, die wöchentlich 20.000 HeLa-Röhrchen herstellten - etwa 6 Billionen Zellen. Es war die allererste Zellfabrik und begann mit einer einzigen HeLa-Röhre, die Guy kurz nach Henriettas Tod in seinem ersten Testpaket an Scherer schickte.
Mit diesen Zellen konnten Wissenschaftler die Wirksamkeit des Salk-Impfstoffs nachweisen. Bald veröffentlichte die New York Times Fotos von schwarzen Frauen, die sich über Mikroskope beugten, Zellen untersuchten und HeLa-Röhrchen in ihren schwarzen Händen hielten. Die Überschrift lautete:
Schwarze Wissenschaftler und Labortechniker, darunter viele Frauen, nutzten die Zellen einer schwarzen Frau, um das Leben von Millionen Amerikanern zu retten - von denen die meisten weiß waren. Und an derselben Universität und zur selben Zeit führten Regierungsbeamte die berüchtigte Syphilis-Studie durch.
Anfänglich lieferte das Tuskegee-Zentrum nur HeLa-Zellen an Labors, in denen Polio-Impfstoffe getestet wurden. Als jedoch klar wurde, dass es genug HeLa-Zellen für alle geben würde, wurden sie an alle Wissenschaftler geschickt, die bereit waren, sie für zehn Dollar zuzüglich der Kosten für Luftpost zu kaufen. Wenn Wissenschaftler herausfinden wollten, wie sich Zellen in einer bestimmten Umgebung verhalten, wie sie auf eine bestimmte Chemikalie reagieren oder wie sie ein bestimmtes Protein aufbauen, wandten sie sich HeLa-Zellen zu. Obwohl sie krebsartig waren, hatten sie alle grundlegenden Eigenschaften normaler Zellen: Sie bauten Protein auf und kommunizierten wie normale Zellen miteinander, teilten und produzierten Energie, transportierten und regulierten genetisches Material und waren anfällig für Infektionen, was sie zu einem optimalen Werkzeug machte. alles zu synthetisieren und zu studierenwas möglich ist - einschließlich Bakterien, Hormone, Proteine und insbesondere Viren.
Viren vermehren sich, indem sie Partikel ihres genetischen Materials in eine lebende Zelle injizieren. Die Zelle ändert ihr Programm radikal und beginnt, das Virus anstelle von sich selbst zu reproduzieren. Wenn es darum ging, Viren zu züchten, wie in vielen anderen Fällen, machte die bösartige Natur von HeLa sie nur nützlicher. HeLa-Zellen wuchsen viel schneller als normale Zellen und brachten daher schnellere Ergebnisse. HeLa-Zellen waren das Arbeitstier - robust, kostengünstig und allgegenwärtig.
Das Timing war richtig. In den frühen 1950er Jahren begannen die Wissenschaftler gerade erst, die Natur von Viren zu verstehen, und als Henriettas Zellen in Labors im ganzen Land auftauchten, begannen die Forscher, sie mit allen Arten von Viren zu infizieren - Herpes, Masern, Mumps, Windpocken, Pferdeenzephalitis -, um zu untersuchen, wie das Virus eindringt in Zellen, vermehrt sich in ihnen und breitet sich aus.
Henriettas Zellen halfen dabei, die Grundlagen der Virologie zu legen, aber das war erst der Anfang. In den ersten Jahren nach Henriettas Tod konnten Forscher auf der ganzen Welt mehrere wichtige wissenschaftliche Entdeckungen machen, nachdem sie die ersten Reagenzgläser mit ihren Zellen erhalten hatten. Zunächst entwickelte ein Team von Wissenschaftlern mit HeLa Methoden, um Zellen einzufrieren, ohne sie zu beschädigen oder zu verändern. Durch diese Methoden wurde begonnen, Zellen auf bewährte und standardisierte Weise in die ganze Welt zu transportieren, um gefrorene Lebensmittel und gefrorenes Sperma für die Tierproduktion zu transportieren. Dies bedeutete auch, dass Wissenschaftler Zellen zwischen den Experimenten halten konnten, ohne sich um Ernährung und Sterilität sorgen zu müssen. Vor allem aber freuten sich die Wissenschaftler darüber, dass durch das Einfrieren Zellen in ihren unterschiedlichsten Zuständen "fixiert" werden konnten.
Die Zelle war wie durch Drücken der Pause-Taste eingefroren: Teilung, Stoffwechsel und alle anderen Prozesse wurden gestoppt und nach dem Auftauen fortgesetzt, als ob Sie einfach die Start-Taste gedrückt hätten. Wissenschaftler konnten nun die Zellentwicklung während des Experiments in beliebiger Häufigkeit unterbrechen, um die Reaktion bestimmter Zellen auf ein Medikament nach einer, zwei oder sechs Wochen zu vergleichen. Sie konnten den Zustand derselben Zellen in verschiedenen Entwicklungsstadien beobachten: Die Wissenschaftler hofften zu sehen, an welchem Punkt eine in Kultur wachsende normale Zelle bösartig wird - ein Phänomen, das als spontane Transformation bezeichnet wird.
Das Einfrieren ist dank HeLa das erste in einer Liste erstaunlicher Verbesserungen in der Gewebekultur. Ein weiterer Durchbruch ist die Standardisierung des Zellkulturprozesses, ein Bereich, der bis dahin ein Chaos war. Guy und seine Kollegen beschwerten sich, dass sie zu viel Zeit damit verbracht hätten, das Kulturmedium vorzubereiten und die Zellen am Leben zu erhalten. Was sie jedoch am meisten beunruhigte, war, dass es schwierig oder fast unmöglich war, das Experiment eines anderen zu wiederholen, da jeder unterschiedliche Zutaten zur Formulierung des Kulturmediums, unterschiedliche Rezepte, unterschiedliche Zellen und unterschiedliche Techniken verwendete und nur wenige über die Methoden seiner Kollegen Bescheid wussten. Und Wiederholung ist ein notwendiger Teil der Wissenschaft: Eine Entdeckung wird nicht als gültig angesehen, wenn andere nicht wiederholen und die gleichen Ergebnisse erzielen können. Guy und andere befürchteten, dass die Gewebekultur ohne Standardisierung von Methoden und Materialien stagnieren könnte.
Lange Zeit glaubten Wissenschaftler, dass menschliche Zellen achtundvierzig Chromosomen enthalten - DNA-Stränge in Zellen, die alle unsere genetischen Informationen enthalten. Die Chromosomen klebten jedoch zusammen und es war nicht möglich, sie genau zu zählen. 1953 mischte ein Genetiker aus Texas fälschlicherweise die falsche Flüssigkeit mit HeLa und einigen anderen Zellen. Dieser Unfall hatte Glück. Die Chromosomen in den Zellen schwollen an und trennten sich voneinander, und zum ersten Mal konnten Wissenschaftler jedes von ihnen im Detail untersuchen. Diese zufällige Entdeckung war die erste einer Reihe von Entdeckungen, bei denen zwei Forscher aus Spanien und Schweden entdeckten, dass eine normale menschliche Zelle 46 Chromosomen enthält.
Wenn Wissenschaftler nun wissen, wie viele Chromosomen eine Person haben sollte, können sie feststellen, dass jemand mehr oder weniger Chromosomen hat, und mithilfe dieser Informationen genetische Krankheiten diagnostizieren. Schon bald begannen Forscher auf der ganzen Welt, Chromosomenanomalien zu identifizieren. So wurde festgestellt, dass Patienten mit Down-Syndrom im einundzwanzigsten Paar ein zusätzliches Chromosom hatten, Patienten mit Klinefelter-Syndrom ein zusätzliches Geschlecht x-Chromosom hatten und bei Patienten mit Shereshevsky-Turner-Syndrom dieses Chromosom fehlte oder defekt war.
Mit all diesen neuen Entwicklungen stieg die Nachfrage nach HeLa-Zellen und das Tuskegee-Zentrum konnte sie nicht mehr befriedigen. Der Eigentümer von Microbiological Associates - ein Soldat namens Samuel Reeder - war nicht sachkundig, aber sein Geschäftspartner Monroe Vincent war selbst Forscher und verstand, wie groß der potenzielle Markt für Zellen war. Viele Wissenschaftler benötigten Zellen, und nur wenige von ihnen hatten die Zeit oder Gelegenheit, sie selbst in ausreichenden Mengen zu züchten. Die Forscher wollten nur die Zellen kaufen, deshalb beschlossen Reeder und Vincent, HeLa als Sprungbrett zu nutzen, um das erste industrielle Handelszentrum für die Versorgung von Zellen zu eröffnen.
Alles begann mit einer Zellenfabrik - wie Reeder es nannte. In Bethesda, Maryland, errichtete er inmitten eines geräumigen Lagers, in dem einst Fritos-Chips hergestellt wurden, ein Glasgehäuse und installierte ein bewegliches Förderband mit Hunderten von eingebauten Reagenzglasgestellen. Außerhalb des Glasraums war alles fast wie in Tuskegee organisiert - riesige Bottiche mit Kulturmedium, nur noch größer. Als die Käfige versandbereit waren, läutete eine laute Glocke und alle Fabrikarbeiter, einschließlich der Mitarbeiter der Postabteilung, unterbrachen das laufende Geschäft, wuschen sich ordnungsgemäß im Sterilisationsraum, zogen einen Bademantel und eine Kappe an und stellten sich am Förderband auf. Einige füllten Reagenzgläser, andere schlossen sie mit Gummistopfen, versiegelten sie oder stellten sie in einen tragbaren Inkubator.wo sie bis zum Verpacken für den Versand gelagert wurden.
Laboratorien wie die National Institutes of Health waren die größten Kunden von Microbiological Associates und bestellten kontinuierlich Millionen von HeLa-Zellen nach einem festgelegten Zeitplan. Wissenschaftler aus aller Welt konnten jedoch eine Bestellung aufgeben, weniger als fünfzig Dollar bezahlen, und Microbiological Associates schickte ihnen sofort Röhrchen mit HeLa-Zellen. Reeder unterzeichnete eine Vereinbarung mit mehreren großen Fluggesellschaften, und daher schickte der Kurier die Zellen beim nächsten Flug, wo immer die Bestellung herkam, am Flughafen ab und wurde mit dem Taxi zu den Labors gebracht. So entstand Schritt für Schritt die milliardenschwere Industrie menschlicher Biomaterialien.
Henriettas Zellen konnten die Jugendlichkeit des Frauenhalses nicht wiederherstellen, aber Kosmetik- und Pharmaunternehmen in Europa und den USA verwendeten sie anstelle von Labortieren, um neue Produkte und Medikamente zu testen, die Zellzerstörung oder -schädigung verursachten. Wissenschaftler schnitten HeLa-Zellen in zwei Hälften und bewiesen, dass Zellen nach dem Entfernen des Kerns leben können. Sie entwickelten damit Methoden, um Substanzen in die Zelle zu injizieren, ohne sie abzutöten. HeLa wurde verwendet, um die Auswirkungen von Steroiden, medikamentöser Chemotherapie, Hormonen, Vitaminen und Umweltstress zu verstehen. Sie waren mit Tuberkulose, Salmonellen und den Bakterien infiziert, die Vaginitis verursachen.
1953 nahm Guy auf Ersuchen der US-Regierung Henriettas Zellen mit nach Fernost, um das hämorrhagische Fieber zu untersuchen, das amerikanische Soldaten tötete. Er würde Ratten HeLa injizieren und sehen, ob sie Krebs hatten. Zum größten Teil versuchte er jedoch, von HeLa zu wachsenden Normal- und Krebszellen eines Patienten überzugehen, um sie miteinander zu vergleichen. Er konnte sich den scheinbar endlosen Fragen anderer Wissenschaftler zu HeLa und Zellkultur nicht entziehen. Jede Woche besuchten Wissenschaftler wiederholt sein Labor mit der Bitte, ihnen die Technik beizubringen, und er musste oft um die Welt reisen, um Arbeiten zur Zellvermehrung aufzubauen.
Viele von Guys Kollegen bestanden darauf, dass er die Forschungsdaten veröffentlichte und die Anerkennung erhielt, die sie verdient, aber er wurde immer davon abgehalten, beschäftigt zu sein. Er hat die ganze Nacht zu Hause gearbeitet. Er verspätete sich mit der Frist für die Vorbereitung von Dokumenten für ein Stipendium, verzögerte sich oft um Monate mit Antworten auf Briefe und zahlte einmal drei Monate lang das Gehalt eines verstorbenen Mitarbeiters, bevor es jemand bemerkte. Mary und Margaret murrten ein Jahr lang, um George dazu zu bringen, etwas über das Wachstum von HeLa zu veröffentlichen. Am Ende schrieb er einen kurzen Absatz für die Konferenz. Danach schrieb Margaret selbst über seine Arbeit an seiner Stelle und machte sich Sorgen um die Veröffentlichung.
Mitte der 1950er Jahre arbeiteten bereits viele Wissenschaftler mit Zellkulturen, und Guy war müde. Er schrieb an Freunde und Kollegen: "Jemand muss herausfinden, wie man das, was gerade passiert, nennt und sagt: 'Die Welt ist verrückt geworden nach diesem wachsenden Gewebe und seinen Möglichkeiten." Ich hoffe, dass zumindest ein Teil dieses Geschwätzes über die Gewebekultivierung eine Grundlage hat und den Menschen zugute gekommen ist … und vor allem möchte ich, dass dieser Hype ein wenig nachlässt …"
Guy ärgerte sich über den Hype um HeLa. Immerhin gab es andere Zellen, einschließlich derer, die er selbst gezüchtet hatte: A. Fi. und D-1 Re, benannt nach den Patienten, von denen die ursprüngliche Probe entnommen wurde. Guy bot sie Wissenschaftlern die ganze Zeit an, aber diese Zellen waren schwieriger zu züchten und deshalb genossen sie nie die Popularität von Henriettas Zellen. Guy verteilte HeLa nicht mehr, als die Unternehmen die Aufgabe übernahmen, aber er mochte nicht die Tatsache, dass der HeLa-Anbau völlig außerhalb seiner Kontrolle lag.
Seit der Inbetriebnahme der Tuskegee-Produktionsanlage hat Guy Briefe an Wissenschaftler geschickt, um die Verwendung von HeLa-Zellen einzuschränken. Er beschwerte sich einmal in einem Brief an seinen alten Freund Charles Pomerat, dass alle um ihn herum, einschließlich der Mitarbeiter von Pomerats Labor, HeLa für Forschungszwecke verwendeten, zu denen Guy "fähiger" war, und einige waren bereits durchgeführt worden, hatten die Ergebnisse jedoch noch nicht veröffentlicht … Pomerat schrieb als Antwort:
Was Ihre… Missbilligung der weit verbreiteten Untersuchung der HeLa-Sorte betrifft, sehe ich nicht, wie Sie hoffen können, die Dinge zu verlangsamen, denn Sie selbst haben diese Sorte so weit verbreitet, dass sie jetzt für Geld gekauft werden kann. Dies ist fast das Gleiche wie die Leute zu bitten, nicht mit goldenen Hamstern zu experimentieren! Ich verstehe, dass HeLa-Zellen nur dank Ihrer Freundlichkeit der Öffentlichkeit zugänglich gemacht wurden. Warum denken Sie jetzt eigentlich, dass jeder ein Stück für sich selbst haben möchte?
Pomerat glaubte, dass Guy seine eigenen Forschungen über HeLa hätte abschließen sollen, bevor er "[HeLa] für die breite Öffentlichkeit freigab, denn danach wird Kultur zu universellem wissenschaftlichem Eigentum".
Guy tat es jedoch nicht. Sobald HeLa-Zellen "universelles wissenschaftliches Eigentum" wurden, fragten sich die Menschen, wer ihr Spender war.
