Odkrycie komórek HeLa początkiem rewolucji w badaniach in vitro

• Authors: Natalia Harańczyk , Ewa Pocheć

Title variants

EN

The discovery of HeLa cells: the beginning of the in vitro research revolution

• Languages of publication: PL EN

Abstracts

PL

Historia hodowli komórkowych sięga końca XIX w., kiedy Wilhelm Roux utrzymując płytkę nerwową embrionu kurczęcia w ogrzewanym roztworze soli, ustanowił zasady hodowli komórkowej. Od tego czasu naukowcy próbowali hodować komórki poza organizmem, by stworzyć model pozwalający na usprawnienie badań naukowych. Od początku panowało przekonanie, że hodowanie komórek in vitro pozwoli znaleźć odpowiedzi na wiele pytań dotyczących struktury i biologii komórek. Linię pierwszych ludzkich komórek uzyskano w 1951 roku z komórek pobranych z biopsji raka szyjki macicy Henrietty Lacks, która kilka miesięcy później zmarła z powodu tego nowotworu. Twórcą pierwszej linii komórkowej, nazwanej HeLa od imienia i nazwiska pacjentki, był George Gey, pracownik Johns Hopkins Hospital w Baltimore. Obecnie komórki HeLa są jedną z najczęściej stosowanych linii komórkowych w badaniach naukowych. Komórki HeLa dzielą się szybko i są wyjątkowo agresywne. Analiza genomu HeLa potwierdza szczególny charakter tych komórek wynikający z licznych zaburzeń w liczbie i strukturze chromosomów oraz ze zmian w ekspresji genów odpowiedzialnych za szlaki metaboliczne związane z naprawą DNA oraz z cyklem komórkowym. Opublikowano dotychczas ponad 70 tysięcy artykułów naukowych, do których wykorzystano komórki HeLa. W laboratoriach na całym świecie znajduje się ponad 50 mln ton komórek tej linii. Dzięki wprowadzeniu linii HeLa możliwe stało się opracowanie technik przechowywania i hodowli komórek oraz przeprowadzenie wielu istotnych badań, takich jak opracowanie szczepionki przeciw polio i poznanie mechanizmu infekcji wirusa HIV. Określenie znaczenia wirusa brodawczaka ludzkiego HPV w procesie nowotworzenia przez Haralda zur Hausena w 2008 r. oraz odkrycie telomerazy przez Elizabeth Blackburn, Carol Greider i Jacka Szostaka w 2011 r. przyniosły dwie Nagrody Nobla. Bez wątpienia komórki HeLa przyczyniły się znacząco do rozwoju nauki, obniżyły koszty wielu eksperymentów oraz umożliwiły wielokrotne ich powtarzanie.

EN

The history of cell culture dates back to the late nineteenth century when Wilhelm Roux for the first time successfully maintained embryonic chicken tissues in a warm saline and established the principles of cells cultivation in vitro. Since that time, scientists have endeavored to keep cells alive in vitro as model systems for experimental studies outside the body. From the very beginning it was thought that culturing cells in vitro would give a chance to find answers to many questions concerning cell biology and structure. The first human cell line was obtained in 1951 from a biopsy for cervical cancer detection. George Gey, an employee of Johns Hopkins Hospital in Baltimore, was the creator of the first human line, named HeLa after the patient Henrietta Lacks,. These cells are currently one of the most frequently used cell lines in scientific research. The HeLa cells divide rapidly and their contamination may lead to overgrowth of other cell cultures. Recent studies of the HeLa genome have confirmed the special character of these cells, resulting from altered chromosome number and structural disorder, as well as from altered expression of genes responsible for the metabolic pathways connected with DNA repair and the cell cycle. More than 70,000 articles in various scientific journals have been published on the basis of experiments using HeLa cells. There are over 50 million tons of these cells in laboratories around the world. The HeLa line has contributed to the development of techniques for conservation and culturing of cells. The use of HeLa permitted the discovery of the polio vaccine and the mechanism of HIV infection. The description of the role of HPV in the development of tumors and the discovery of telomerase, both findings made with the use of HeLa cells, have been awarded Nobel Prizes. Without a doubt, HeLa cells have significantly contributed to the advance of science, to reduction of the costs of experiments, and have enabled numerous repetitions of experiments.

Keywords

PL

hodowle komórkowe; linia komórkowa HeLa; mechanizm infekcji wirusa HIV; rak szyjki macicy; szczepionka przeciw wirusowi polio

• Journal: Kosmos
• Year: 2016
• Volume: 65
• Issue: 1
• Pages: 1-10

Dates

published

2016

Contributors

author

Natalia Harańczyk

• Zakład Biochemii Glikokoniugatów, Instytut Zoologii, Uniwersytet Jagielloński, Gronostajowa 9, 30-387 Kraków, Polska
• Department of Glycoconjugate Biochemistry, Institute of Zoology, Jagiellonian University, Gronostajowa 9, 30-387 Krakow, Poland

author

Ewa Pocheć

• Zakład Biochemii Glikokoniugatów, Instytut Zoologii, Uniwersytet Jagielloński, Gronostajowa 9, 30-387 Kraków, Polska
• Department of Glycoconjugate Biochemistry, Institute of Zoology, Jagiellonian University, Gronostajowa 9, 30-387 Krakow, Poland

References

• Abbot A., 2009. Chromosome protection scoops Nobel. Nature 461, 706-707.
• Adey A., Burton J. N., Kitzman J. O., Hiatt J. B., Lewis A. P., Martin B. K., Qiu R., Lee C., Shendure J., 2013. The haplotype-resolved genome and epigenome of the aneuploid HeLa cancer cell line. Nature 500, 207-211.
• Alimonti J. B., Ball B., Fowke K. R., 2003. Mechanisms of CD4+ T lymphocyte cell death in human immunodeficiency virus infection and AIDS. J. Gen. Virol. 84, 1649-1661.
• Berg J. M., Tymoczko J. L., Stryer L., 2005. Biochemia, PWN, Warszawa.
• Callaway E., 2013. Deal done over HeLa cells line. Nature 500, 132-133.
• Castropazos de M., Pacheco-Soares C., Soares Da Silva N., Damatta R. A., Pacheco M. T. T., 2003. Ultrastructural effects of two phthalocyanines in CHO-K1 and HeLa cells after laser irradiation. Biocell 27, 301-309.
• Chwiłkowska A., Kulbacka J., Saczko J., 2011. Śmierć komórek nowotworowych. Udział reakcji fotodynamicznej w indukcji apoptozy w komórkach nowotworowych. Pol. Merk. 175, 45-48.
• Croce C. M., 2013. Hilary Koprowski (1916-2013): Vaccine pioneer, art lover, and scientific leader. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 110, 8757.
• Ehrenfeld E., Modlin J., Chumakov K., 2009. Future of polio vaccines. Expert. Rev. Vaccines 7, 899-905.
• Ewall B., 1980. Toxicity to HeLa cell of 205 drugs as determined inhibition test supplemented by microscopy. Toxicology 17, 273-295.
• Freshney R. I., 2005. Culture of Animal Cells: A Manual of Basic Technique, 5th ed. Wiley- Liss, Hoboken, New Jork.
• Forment J. V., Abderrahmane K., Jackson S. P., 2012. Chromothrypsis and cancer: causes and consequences of chromosome shattering. Nat. Rev. Cancer 12, 663-670.
• Gartler S. M., 2006. The chromosome number in humans: a brief history, Nat. Rev. Genet. 7, 655-660.
• Gomez-Martinez R., Hernandez-Pinto A. M., Duch M., Vazquez P., Zinoviev K., De La Rosa E. J., Esteve J., Suarez T., Plaza J. A., 2013. Silicon chips detect intracellular pressure changes in living cells. Nat. Nanotechnol. 8, 517-521.
• Govind S. K., Zia A., Hennings-Yeomans P. H., Watson J. D., Fraser M., Anghel C., Wyatt A. W., Van Der Kwast T., Collins C. C., Mcpherson J. D., Bristow R. G., Boutros P. C., 2014. ShatterProof: operational detection and quantification of chromothripsis. BMC Bioinformatics 15, 78.
• Harris H., Watkins J. F., 1965. Mitosis in hybrid cells derived from mouse and man. Nature 207, 606-608.
• Haupt Y., Rowan S., Shaulian E., Kazaz A., Vausden K., Oren M., 1997. p53 mediated apoptosis in HeLa cells: transcription dependent and independent mechanisms. Leukemia 3, 337-339.
• Hausen zur H., 2002. Pappilomaviruses and cancer: from basic studies to clinical application. Nat. Rev. Cancer 3, 342-350.
• Kamarajan P., Chao C. C., 2000. UV-induced apoptosis in resistant HeLa cells. Biosci. Rep. 2, 99-108.
• Kanno I., Fukushi K., Yamaguchi J., Utagawa K., Umehara E., 1965. Effects of x-ray radiation on HeLa cells. J. Radiat. Res. 6, 82-95.
• Kazanowska B., Mikołajewska A., Reich A., Reich M., Chybicka A., 2003. Telomery i aktywność telomerazy w komórkach prawidłowych oraz w komórkach nowotworowych. Adv. Clin. Exp. Med. 12, 87-95.
• Korbel J. O., Campbell P. J., 2013. Criteria for inference of chromothripsis in cancer genomes. Cell 152, 1226-1236.
• Kost T. A., Kessler J. A., Patel I. R., Gray J. G., Overton L. K., Carter S. G., 1991. Human immunodeficiency virus infection and syncytium formation in HeLa cells expressing glycophospholipid-anchored CD4. J. Virol. 65, 3276-3283.
• Landry J., Pyl P., T., Rausch T., Zichner T., Tekkedil M. M., Stütz A. M., Jauch A., Aiyar R. S., Pau G., Delhomme N., Gagneur J., Korbel J. O., Huber W., Steinmetz L. M., 2013. The genomic and transcriptomic landscape of a HeLa cell line. G3 8, 1213-1224.
• Lowy D. R., Schiller J. T., 1998. Papillomaviruses and cervical cancer: pathogenesis and vaccine development. J. Natl. Cancer Inst. Monogr. 23, 27-30.
• Lucey B. P., Nelson-Rees W. A., Hutchins G. M., 2009. Henrietta Lacks, HeLa cells, and cell culture contamination. Arch. Pathol. Lab. Med. 133, 1463-1467.
• Magdzik W., Naruszewicz-Lesiuk D., Zieliński A., 2007. Choroby zakaźne i pasożytnicze - epidemiologia i profilaktyka. Alfa-Medica Press, Bielsko-Biała.
• Maher C. A., Wilson R. K., 2012. Chromothripsis and human disease: piecing together the shattering process. Cell 148, 29-32.
• Majewski S., Paniewski T., Goyal-Stec M., 2005. Rola wirusów brodawczaka w rozwoju zmian łagodnych i złośliwych okolicy narządów płciowych. Zakażenia 6, 58-62.
• Masters J. R., 2002a. False cell lines: The problem and a solution. Cytotechnology 39, 69-74.
• Masters J. R., 2002b. HeLa cells 50 years on: the good, the bad and the ugly. Nat. Rev. Cancer 2, 315-318.
• Masters J. R., 2010. Cell line misidentification: the beginning of the end. Nat. Rev. Cancer 10, 441-448.
• Matlashewski G., Banks L., Pim D., Crawford L., 1986. Analysis of human p53 proteins and mRNA levels in normal and transformed cells. Eur. J. Biochem. 154, 665-672.
• McIntyre P., 2005. Finding the viral link: the story of Harald zur Hausen. Cancer World 7, 32-37.
• McKenzie D., Henderson A. R., 1983. Electrophoresis of lactate dehydrogenase isoenzymes. Clin. Chem. 29, 189-195.
• May E., Jerkins J. R., May P., 1991. Endogenous HeLa p53 protein are easily detected in HeLa cells transfected with mouse delection mutant p53 gene. Oncogene 6, 1363-1365.
• Meyerson M., 2000. Role of telomerase in normal and cancer cells. J. Clin. Pathol. 18, 2626-2634.
• Morin G. B., 1989. The human telomere terminal transferase enzyme is a ribonucleoprotein that synthesizes TTAGGG repeats. Cell 59, 521-529.
• Nardone R. M., 2007. Eradication of cross-contaminated cell lines: a call for action. Science 315, 928-931.
• Nims R. W., Shoemaker A. P., Bauernschub M. A., Rec L. J., Harbell J. W., 1998. Sensitivity of isoenzyme analysis for the detection of interspecies cell line cross-contamination. In Vitro Cell. Dev. Biol. Anim. 34, 35-39.
• Olszewska-Słonina D. M., Drewa T. A., 2006. Hodowla komórek, inżynieria tkankowa i medycyna regeneracyjna. Część I. Wiad. Lek. 59, 585-589.
• Renehan A. G., Booth C., Potten C. S., 2001. What is apoptosis, and why is it so important? BMJ 322, 1536-1538.
• Scherer W. F., Syverton J. T., Gey G. O., 1953. Studies on the propagation in vitro of poliomyelitis viruses. IV. Viral multiplication in a stable strain of human malignant epithelial cells (strain HeLa) derived from an epidermoid carcinoma of the cervix. J. Exp. Med. 97, 695-710.
• Sen S., 2000. Aneuploidy and cancer. Curr. Opin. Oncol. 12, 82-88.
• Shay J. W., Wright W. E., 2000. Hayflick, his limit, and cellular ageing. Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 1, 72-76.
• Sherris J., Herdman C., Elias C., 2001. Cervical cancer in the developing world. West. J. Med. 175, 231-233.
• Singh S., Upadhyay A. K., Ajay A. K., Bhat M. K., 2007. p53 regulates ERK activation in carboplatin induced apoptosis in cervical carcinoma: a novel target of p53 in apoptosis. FEBS Lett. 581, 289-295.
• Skloot R., 2011. Nieśmiertelne życie Henrietty Lacks. Wydawnictwo Sonia Draga, Katowice.
• Stephens P. J., Greenman C. D., Fu B., Yang F., Bignell G. R., Mudie L. J., Pleasance E. D., Lau K. W., Beare D., Stebbings L. A. i współaut., 2011. Massive genomic rearrangement acquired in a single catastrophic event during cancer development. Cell 144, 27-40.
• Sznarkowska A., Olszewski R., Zawacka-Pankau J., 2010. Farmakologiczna aktywacja supresora nowotworu, natywnego białka p53 jako obiecująca strategia zwalczania nowotworów. Postepy Hig. Med. Dośw. 64, 396-407.
• Wadman M., 2013. Medical research: cell division. Nature 498, 422-426.
• Widowati W., Wijaya L., Wargasetia T. L., Bachtiar I., Yellianty Y., Laksmitawati D. R., 2013. Antioksidant, anticancer, and apoptosis-inducing effects of Piper extracts in HeLa cells. J. Exp. Integr. Med. 3, 225-230.
• Xing X., He X., Peng J., Wang K., Tan W., 2005. Uptake of silica-coated nanoparticles by HeLa cells. J. Nanosci. Nanotechnol. 5, 1688-1693.
• Yoshida A., Watanabe S., Gartler S. M., 1971. Identification of HeLa cell glucose 6-phosphate dehydrogenase. Biochem. Genet. 5, 533-539.
• Zarębski M., Kordon M., Dobrucki J. W., 2014. Photosensitized damage inflicted on plasma membranes of live cells by an extracellular generator of singlet oxygen - a linear dependence of a lethal dose on light intensity. Photochem. Photobiol. 90, 709-715.
• Zhang C. Z., Leibowitz M. L., Pellman D., 2013. Chromothripsis and beyond: rapid genome evolution from complex chromosomal rearrangements. Genes Dev. 27, 2513-2530.