Sel HeLa

Hampir semua penelitian ilmiah dalam biologi molekuler, farmakologi, virologi, genetika sejak awal abad ke-20 menggunakan sampel sel hidup primer, yang diperoleh dari organisme hidup dan dibudidayakan dengan berbagai metode biokimia, yang memungkinkan untuk memperpanjang viabilitasnya, yaitu kemampuan untuk membelah dalam kondisi laboratorium. Pada pertengahan abad lalu, sains menerima sel HeLa, yang tidak mengalami kematian biologis alami. Dan ini memungkinkan banyak penelitian menjadi terobosan dalam biologi dan kedokteran.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ]

Dari manakah sel HeLa yang diabadikan berasal?

Kisah tentang perolehan sel-sel yang “abadi” ini (keabadian adalah kemampuan sel untuk membelah diri tanpa batas) dihubungkan dengan seorang pasien miskin berusia 31 tahun dari Rumah Sakit Johns Hopkins di Baltimore – seorang wanita Afrika-Amerika, ibu dari lima anak bernama Henrietta Lacks, yang, setelah menderita kanker serviks selama delapan bulan dan telah menjalani radiasi internal (brakiterapi), meninggal di rumah sakit ini pada tanggal 4 Oktober 1951.

Sesaat sebelum ini, ketika mencoba merawat Henrietta dari karsinoma serviks, dokter yang bertugas, ahli bedah Howard Wilbur Jones, mengambil sampel jaringan tumor untuk diperiksa dan mengirimkannya ke laboratorium rumah sakit, yang saat itu dipimpin oleh George Otto Gey, seorang sarjana biologi.

Ahli biologi itu tercengang oleh biopsi: sel-sel jaringan tidak mati setelah waktu yang ditentukan sebagai akibat dari apoptosis, tetapi terus berkembang biak, dan pada tingkat yang mencengangkan. Peneliti berhasil mengisolasi satu sel struktural tertentu dan memperbanyaknya. Sel-sel yang dihasilkan terus membelah dan berhenti mati pada akhir siklus mitosis.

Dan segera setelah kematian pasien (yang namanya tidak diungkapkan, tetapi dienkripsi sebagai singkatan HeLa), kultur sel HeLa yang misterius muncul.

Setelah menjadi jelas bahwa sel HeLa – yang tersedia di luar tubuh manusia – tidak mengalami kematian terprogram, permintaan akan sel tersebut untuk berbagai penelitian dan eksperimen mulai meningkat. Dan komersialisasi lebih lanjut dari penemuan yang tak terduga tersebut menghasilkan pengorganisasian produksi serial – untuk penjualan sel HeLa ke berbagai pusat dan laboratorium ilmiah.

Menggunakan sel HeLa

Pada tahun 1955, sel HeLa menjadi sel manusia pertama yang dikloning, dan sel HeLa telah digunakan di seluruh dunia untuk mempelajari metabolisme sel dalam kanker; proses penuaan; penyebab AIDS; karakteristik human papillomavirus dan infeksi virus lainnya; efek radiasi dan zat beracun; pemetaan gen; pengujian obat-obatan baru; pengujian kosmetik, dll.

Menurut beberapa data, kultur sel yang tumbuh cepat ini telah digunakan dalam 70-80 ribu penelitian medis di seluruh dunia. Sekitar 20 ton kultur sel HeLa ditumbuhkan setiap tahunnya untuk kebutuhan ilmiah, dan lebih dari 10 ribu paten yang melibatkan sel-sel ini telah didaftarkan.

Populernya biomaterial laboratorium baru difasilitasi oleh fakta bahwa pada tahun 1954 strain sel HeLa digunakan oleh ahli virologi Amerika untuk menguji vaksin polio yang telah mereka kembangkan.

Selama beberapa dekade, kultur sel HeLa telah banyak digunakan sebagai model sederhana untuk menciptakan versi yang lebih visual dari sistem biologis yang kompleks. Dan kemampuan untuk mengkloning garis sel yang diabadikan memungkinkan dilakukannya analisis berulang pada sel yang identik secara genetik, yang merupakan prasyarat untuk penelitian biomedis.

Pada awalnya – dalam literatur medis tahun-tahun itu – “daya tahan” sel-sel ini telah dicatat. Memang, sel HeLa tidak berhenti membelah bahkan dalam tabung reaksi laboratorium biasa. Dan mereka melakukannya dengan sangat agresif sehingga jika teknisi laboratorium menunjukkan sedikit saja kecerobohan, sel HeLa pasti akan menembus kultur lain dan dengan tenang menggantikan sel asli, akibatnya kemurnian percobaan sangat dipertanyakan.

Ngomong-ngomong, sebagai hasil dari sebuah penelitian yang dilakukan pada tahun 1974, kemampuan sel HeLa untuk “mengkontaminasi” garis sel lain di laboratorium ilmuwan telah ditetapkan secara eksperimental.

Sel HeLa: apa yang ditunjukkan penelitian?

Mengapa sel HeLa berperilaku seperti ini? Karena sel ini bukan sel normal dari jaringan tubuh yang sehat, tetapi sel tumor yang diperoleh dari sampel jaringan tumor kanker dan mengandung gen yang diubah secara patologis dari mitosis berkelanjutan sel kanker manusia. Intinya, sel ini adalah klon sel ganas.

Pada tahun 2013, para peneliti di Laboratorium Biologi Molekuler Eropa (EMBL) melaporkan bahwa mereka telah mengurutkan DNA dan RNA dalam genom Henrietta Lacks menggunakan kariotipe spektral. Dan ketika mereka membandingkannya dengan sel HeLa, mereka menemukan bahwa ada perbedaan mencolok antara gen dalam sel HeLa dan sel manusia normal...

Akan tetapi, bahkan lebih awal lagi, analisis sitogenetik sel HeLa mengarah pada penemuan sejumlah aberasi kromosom dan hibridisasi genomik parsial dari sel-sel ini. Ternyata sel HeLa memiliki kariotipe hipertriploid (3n+) dan menghasilkan populasi sel yang heterogen. Selain itu, lebih dari separuh sel HeLa yang dikloning ditemukan memiliki aneuploidi - perubahan jumlah kromosom: 49, 69, 73 dan bahkan 78 bukannya 46.

Ternyata, mitosis multipolar, polisentris, atau multipolar dalam sel HeLa terlibat dalam ketidakstabilan genomik fenotipe HeLa, hilangnya penanda kromosom, dan pembentukan kelainan struktural tambahan. Ini adalah gangguan selama pembelahan sel, yang menyebabkan segregasi patologis kromosom. Jika bipolaritas mitosis spindel pembelahan merupakan karakteristik sel sehat, maka selama pembelahan sel kanker, lebih banyak kutub dan spindel pembelahan terbentuk, dan kedua sel anak menerima jumlah kromosom yang berbeda. Dan multipolaritas spindel selama mitosis sel merupakan ciri khas sel kanker.

Dengan mempelajari mitosis multipolar pada sel HeLa, para ahli genetika sampai pada kesimpulan bahwa seluruh proses pembelahan sel kanker, pada prinsipnya, tidak benar: profase mitosis lebih pendek, dan pembentukan spindel pembelahan mendahului pembelahan kromosom; metafase juga dimulai lebih awal, dan kromosom tidak punya waktu untuk menggantikan tempatnya, mendistribusikan diri secara sembarangan. Nah, jumlah sentrosom setidaknya dua kali lebih banyak dari yang diperlukan.

Dengan demikian, kariotipe sel HeLa tidak stabil dan dapat sangat bervariasi antar laboratorium. Akibatnya, hasil dari banyak penelitian - mengingat hilangnya identitas genetik materi seluler - tidak mungkin direproduksi dalam kondisi lain.

Ilmu pengetahuan telah membuat langkah besar dalam kemampuannya memanipulasi proses biologis dengan cara yang terkendali. Contoh terbaru adalah penciptaan model tumor kanker yang realistis menggunakan sel HeLa menggunakan printer 3-D oleh sekelompok peneliti dari AS dan Cina.