HeLa ( / h i l ɑː / ; también Hela o HeLa ) es una línea celular inmortal utilizado en la investigación científica. Es la línea celular humana más antigua y más utilizada. [1] La línea se deriva de células de cáncer de cuello uterino tomadas el 8 de febrero de 1951, [2] de Henrietta Lacks , una afroamericana de 31 años y madre de cinco hijos, que murió de cáncer el 4 de octubre de 1951. [3 ] Se descubrió que la línea celular es notablemente duradera y prolífica, lo que permite su uso extensivo en estudios científicos. [4] [5]
Las células del tumor cervical canceroso de Lacks se tomaron sin su conocimiento o consentimiento, lo que era una práctica común en ese momento. [6] El biólogo celular George Otto Gey descubrió que podían mantenerse con vida, [7] y desarrolló una línea celular . Anteriormente, las células cultivadas de otras células humanas solo sobrevivían unos pocos días. Las células del tumor de Lacks se comportaron de manera diferente. Como era costumbre de la asistente de laboratorio de Gey, etiquetó el cultivo como "HeLa", las dos primeras letras del nombre y apellido del paciente; este se convirtió en el nombre de la línea celular.
Historia
Origen
En 1951, una paciente llamada Henrietta Lacks fue ingresada en el Hospital Johns Hopkins con síntomas de sangrado vaginal irregular y posteriormente fue tratada por cáncer de cuello uterino. [8] Su biopsia cervical proporcionó muestras de tejido para evaluación clínica e investigación por el Dr. George Otto Gey , jefe del Laboratorio de Cultivo de Tejidos, como se hizo con otros procedimientos quirúrgicos. La asistente de laboratorio de Gey, Mary Kubicek, utilizó la técnica del tubo con rodillo para colocar las células en cultivo. [8] Se observó que las células crecieron con fuerza, duplicándose cada 20-24 horas a diferencia de los especímenes anteriores que se extinguieron. [9]
Las células fueron propagadas por Gey poco antes de que Lacks muriera de su cáncer en 1951. Esta fue la primera línea celular humana que tuvo éxito in vitro , lo que fue un logro científico con un profundo beneficio futuro para la investigación médica. Gey donó gratuitamente estas células junto con las herramientas y procesos que desarrolló su laboratorio a cualquier científico que las solicitara simplemente en beneficio de la ciencia. Ni Lacks ni su familia dieron permiso para recolectar las células, pero, en ese momento, no se requería el permiso ni se solicitaba habitualmente. [10] Las células se comercializaron más tarde, aunque nunca se patentaron en su forma original. En ese momento (o en la actualidad) no existía el requisito de informar a los pacientes o sus familiares sobre tales asuntos porque el material desechado o el material obtenido durante la cirugía, el diagnóstico o la terapia era propiedad del médico o de la institución médica.
La línea celular se llamó "HeLa" después de las dos primeras letras del nombre de Lacks. [8] Al principio, se decía que la línea celular HeLa llevaba el nombre de "Helen Lane" o "Helen Larson". [5] [11] Lacks no fue acreditada como el origen de la línea celular hasta que su nombre real se filtró al público en la década de 1970.
A partir de la década de 1970, los investigadores se pusieron en contacto con la familia Lacks para averiguar por qué las células HeLa habían contaminado otras líneas celulares en los laboratorios. [12] Estas células se tratan como células cancerosas, ya que descienden de una biopsia tomada de una lesión visible en el cuello uterino como parte del diagnóstico de cáncer de Lacks. [13]
Las células HeLa, al igual que otras líneas celulares, se denominan " inmortales " porque pueden dividirse un número ilimitado de veces en una placa de cultivo celular de laboratorio siempre que se cumplan las condiciones fundamentales de supervivencia celular (es decir, mantenidas y sostenidas en un entorno adecuado). Hay muchas cepas de células HeLa a medida que continúan mutando en cultivos celulares , pero todas las células HeLa descienden de las mismas células tumorales extraídas de Lacks. El número total de células HeLa que se han propagado en cultivo celular supera con creces el número total de células que había en el cuerpo de Henrietta Lacks. [14]
Controversia
El caso de Lacks es uno de los muchos ejemplos de la falta de consentimiento informado en la medicina del siglo XX. La comunicación entre los donantes de tejidos y los médicos era prácticamente inexistente (es decir, las células se extraían sin el consentimiento del paciente, ni se les decía para qué se usarían las células). La familia de Lacks tampoco tenía acceso a los archivos de su paciente y no tenía voz sobre quién recibió las células HeLa o para qué se utilizarían. Además, a medida que las células HeLa se popularizaron y se utilizaron con más frecuencia en la comunidad científica, los familiares de Lacks no recibieron ningún beneficio económico y continuaron viviendo con un acceso limitado a la atención médica. [15]
Esta cuestión de quién es el propietario de las muestras de tejido tomadas para la investigación se planteó en el caso Moore v. Regents de la Universidad de California en la Corte Suprema de California . El tribunal dictaminó que el tejido y las células desechados de una persona no son de su propiedad y pueden comercializarse. [dieciséis]
El caso de Lacks influyó en el establecimiento de la Regla Común en 1981. La Regla Común refuerza el consentimiento informado al garantizar que los médicos informen a los pacientes si planean utilizar algún detalle del caso del paciente en la investigación y darles la opción de revelar los detalles o no. Los tejidos conectados a los nombres de sus donantes también están estrictamente regulados por esta regla, y las muestras ya no se nombran con las iniciales del donante, sino con números de código. [16] Para resolver aún más el problema de la privacidad del paciente, Johns Hopkins estableció un comité conjunto con los NIH y varios miembros de la familia de Lacks para determinar quién recibe acceso al genoma de Henrietta Lacks. [17]
Uso en investigación
Las células HeLa fueron las primeras células humanas en ser clonadas con éxito en 1953 por Theodore Puck y Philip I Marcus en la Universidad de Colorado, Denver. [18] Desde entonces, las células HeLa "se han utilizado continuamente para la investigación del cáncer, el SIDA, los efectos de la radiación y las sustancias tóxicas, el mapeo de genes y otras innumerables actividades científicas". [19] Según la autora Rebecca Skloot , en 2009, "se habían publicado más de 60.000 artículos científicos sobre investigaciones realizadas en HeLa, y ese número aumentaba constantemente a un ritmo de más de 300 artículos cada mes". [dieciséis]
Erradicación de la poliomielitis
Jonas Salk utilizó células HeLa para probar la primera vacuna contra la polio en la década de 1950. Se observó que se infectaban fácilmente con poliomielitis , lo que provocaba la muerte de las células infectadas. [20] Esto hizo que las células HeLa fueran muy deseables para las pruebas de vacunas contra la poliomielitis, ya que los resultados se podían obtener fácilmente. Se necesitaba un gran volumen de células HeLa para las pruebas de la vacuna contra la polio de Salk, lo que llevó a la Fundación Nacional para la Parálisis Infantil (NFIP) a encontrar una instalación capaz de producir células HeLa en masa. [21] En la primavera de 1953, se estableció una fábrica de cultivos celulares en la Universidad de Tuskegee para suministrar células HeLa a Salk y otros laboratorios. [22] Menos de un año después, la vacuna de Salk estaba lista para ensayos en humanos. [23]
Virología
Las células HeLa se han utilizado para probar cómo el parvovirus infecta las células de humanos, perros y gatos. [24] Estas células también se han utilizado para estudiar virus como el virus oropouche (OROV). OROV provoca la alteración de las células en cultivo, donde las células comienzan a degenerarse poco después de ser infectadas, provocando la inducción viral de apoptosis . [25] Las células HeLa se han utilizado para estudiar la expresión del virus del papiloma E2 y la apoptosis. [26] Las células HeLa también se han utilizado para estudiar la capacidad del virus del moquillo canino para inducir la apoptosis en líneas celulares cancerosas, [27] que podrían desempeñar un papel importante en el desarrollo de tratamientos para las células tumorales resistentes a la radiación y la quimioterapia. [27]
Las células HeLa también han sido fundamentales en el desarrollo de vacunas contra el virus del papiloma humano (VPH). En la década de 1980, Harald zur Hausen descubrió que las células de Lacks de la biopsia original contenían VPH-18, que más tarde se descubrió que era la causa del cáncer agresivo que mató a Henrietta Lacks. Su trabajo para vincular el VPH con el cáncer de cuello uterino le valió un Premio Nobel y condujo al desarrollo de vacunas contra el VPH que se prevé reducirán el número de muertes por cáncer de cuello uterino en un 70%. [28]
A lo largo de los años, las células HeLa se han infectado con varios tipos de virus, incluidos el VIH, el Zika, el herpes y las paperas para probar y desarrollar nuevas vacunas y medicamentos. El Dr. Richard Axel descubrió que al agregar la proteína CD4 a las células HeLa, podían infectarse con el VIH, lo que permitió estudiar el virus. [29] En 1979, los científicos descubrieron que el virus del sarampión muta constantemente cuando infecta las células HeLa [30] y, en 2019, descubrieron que el Zika no puede multiplicarse en las células HeLa. [31]
Cáncer
Las células HeLa se han utilizado en una serie de estudios sobre el cáncer, incluidos los que involucran hormonas esteroides sexuales como el estradiol , el estrógeno y los receptores de estrógeno , junto con compuestos similares al estrógeno como la quercetina y sus propiedades reductoras del cáncer. [32] También se han realizado estudios sobre las células HeLa, los efectos de los flavonoides y antioxidantes con estradiol sobre la proliferación de células cancerosas.
En 2011, las células HeLa se utilizaron en pruebas de nuevos tintes de heptametina IR-808 y otros análogos que actualmente se están explorando por sus usos únicos en el diagnóstico médico, el desarrollo de teranósticos , el tratamiento individualizado de pacientes con cáncer con la ayuda de TFD , co -administración con otros fármacos e irradiación . [33] [34] Las células HeLa se han utilizado en investigaciones con fullerenos para inducir la apoptosis como parte de la terapia fotodinámica , así como en la investigación in vitro del cáncer utilizando líneas celulares. [35] También se han utilizado más células HeLa para definir marcadores de cáncer en el ARN, y se han utilizado para establecer un sistema de identificación basado en ARNi y la interferencia de células cancerosas específicas . [36]
En 2014 se demostró que HeLa era una línea celular viable para xenoinjertos tumorales en ratones desnudos C57BL / 6 , [37] y posteriormente se utilizó para examinar los efectos in vivo de la fluoxetina y el cisplatino sobre el cáncer de cuello uterino.
Genética
En 1953, un error de laboratorio que involucró mezclar células HeLa con el líquido incorrecto permitió a los investigadores ver y contar cada cromosoma claramente en las células HeLa con las que estaban trabajando por primera vez. El descubrimiento accidental llevó a los científicos Joe Hin Tjio y Albert Levan a desarrollar mejores técnicas para teñir y contar cromosomas. [28] Fueron los primeros en describir con precisión que los humanos tienen 23 pares de cromosomas en lugar de 24, como se creía anteriormente. Esto fue importante para el estudio de trastornos del desarrollo como el síndrome de Down que involucran el número de cromosomas.
En 1965, Henry Harris y John Watkins crearon el primer híbrido humano-animal fusionando células HeLa con células embrionarias de ratón. Esto permitió avances en el mapeo de genes a cromosomas específicos, lo que eventualmente conduciría al Proyecto Genoma Humano . [28]
Microbiología espacial
En la década de 1960, las células HeLa se enviaron a los primeros satélites y misiones espaciales humanas para determinar los efectos a largo plazo de los viajes espaciales en las células y los tejidos vivos. Los científicos descubrieron que las células HeLa se dividían aún más rápidamente en gravedad cero. [38]
Análisis
Telomerasa
La línea celular HeLa se obtuvo para su uso en la investigación del cáncer . Estas células proliferan de forma anormalmente rápida, incluso en comparación con otras células cancerosas. Como muchas otras células cancerosas, [39] las células HeLa tienen una versión activa de la telomerasa durante la división celular, [40] que copia los telómeros una y otra vez. Esto evita el acortamiento incremental de los telómeros que está implicado en el envejecimiento y la muerte celular eventual. De esta manera, las células eluden el límite de Hayflick , que es el número limitado de divisiones celulares que la mayoría de las células normales pueden experimentar antes de volverse senescentes . El resultado es una división celular e inmortalidad ilimitadas.
Número de cromosomas
La transferencia horizontal de genes del virus del papiloma humano 18 (HPV18) a las células del cuello uterino humano creó el genoma HeLa, que es diferente del genoma de Henrietta Lacks en varias formas, incluida la cantidad de cromosomas. Las células HeLa son células cancerosas que se dividen rápidamente y el número de cromosomas varió durante la formación del cáncer y el cultivo celular. La estimación actual (excluyendo fragmentos muy pequeños) es un "número de cromosomas hipertriploides (3n +)", lo que significa un total de 76 a 80 cromosomas (en lugar del número diploide normal de 46) con 22 a 25 cromosomas clonalmente anormales, conocidos como "cromosomas distintivos de HeLa . " [41] [42] [43] [44] Los cromosomas distintivos se pueden derivar de múltiples cromosomas originales, lo que hace que los recuentos resumidos sean desafiantes basados en la numeración original. Los investigadores también han notado cuán estables pueden ser estos cariotipos aberrantes . [41] Los estudios que combinaron cariotipo espectral, FISH y técnicas citogénicas convencionales revelaron que las aberraciones cromosómicas detectadas pueden ser representativas de carcinomas cervicales avanzados y probablemente han estado presentes en el tumor primario, ya que el genoma HeLa se ha mantenido estable incluso después de años de cultivo. [41]
Secuencia completa del genoma
El genoma completo de las células HeLa fue secuenciado y publicado el 11 de marzo de 2013 [45] [46] sin el conocimiento de la familia Lacks. [47] La familia planteó preocupaciones, por lo que los autores denegaron voluntariamente el acceso a los datos de la secuencia. [47] Jay Shendure dirigió un proyecto de secuenciación de HeLa en la Universidad de Washington que produjo un documento que había sido aceptado para su publicación en marzo de 2013, pero que también se suspendió mientras se abordaban las preocupaciones de privacidad de la familia Lacks. [48] El 7 de agosto de 2013, el director de los NIH , Francis Collins, anunció una política de acceso controlado al genoma de la línea celular basada en un acuerdo alcanzado después de tres reuniones con la familia Lacks. [49] Un comité de acceso a datos revisará las solicitudes de los investigadores para acceder a la secuencia del genoma bajo el criterio de que el estudio es para investigación médica y los usuarios cumplirán los términos del Acuerdo de uso de datos del genoma de HeLa, que incluye que todos los NIH- Los investigadores financiados depositarán los datos en una única base de datos para compartirlos en el futuro. El comité está formado por seis miembros, incluidos representantes de los campos médico, científico y bioético, así como dos miembros de la familia Lacks. [49] En una entrevista, Collins elogió la disposición de la familia Lacks a participar en esta situación que se les impuso. Describió toda la experiencia con ellos como "poderosa", y dijo que reunió "la ciencia, la historia científica y las preocupaciones éticas" de una manera única. [50]
Contaminación
Las células HeLa a veces son difíciles de controlar debido a su adaptación al crecimiento en placas de cultivo de tejidos y su capacidad para invadir y superar a otras líneas celulares. A través de un mantenimiento inadecuado, se sabe que contaminan otros cultivos celulares en el mismo laboratorio, interfiriendo con la investigación biológica y obligando a los investigadores a declarar inválidos muchos resultados. Se desconoce el grado de contaminación de las células HeLa entre otros tipos de células porque pocos investigadores prueban la identidad o pureza de líneas celulares ya establecidas. Se ha demostrado que una fracción sustancial de las líneas celulares in vitro están contaminadas con células HeLa; las estimaciones oscilan entre el 10% y el 20%. Stanley Gartler (1967) y Walter Nelson-Rees (1975) fueron los primeros en publicar sobre la contaminación de varias líneas celulares por HeLa. [51] Gartler señaló que "Con la expansión continua de la tecnología de cultivo celular, es casi seguro que se producirá contaminación tanto interespecífica como intraespecífica". [8]
La contaminación de las células HeLa se ha convertido en un problema generalizado en todo el mundo, que afecta incluso a los laboratorios de muchos médicos, científicos e investigadores notables, incluido Jonas Salk . El problema de la contaminación de HeLa también contribuyó a las tensiones de la Guerra Fría . La URSS y los EE. UU. Habían comenzado a cooperar en la guerra contra el cáncer lanzada por el presidente Richard Nixon , solo para descubrir que las células intercambiadas estaban contaminadas por HeLa. [52]
En lugar de centrarse en cómo resolver el problema de la contaminación de células HeLa, muchos científicos y escritores científicos continúan documentando este problema como simplemente un problema de contaminación, causado no por errores humanos o deficiencias, sino por la resistencia, proliferación o naturaleza abrumadora de HeLa. [53] Datos recientes sugieren que la contaminación cruzada sigue siendo un problema importante en los cultivos celulares modernos. [54] [55] El Comité Internacional de Autenticación de Líneas Celulares (ICLAC) señala que muchos casos de identificación errónea de líneas celulares son el resultado de la contaminación cruzada del cultivo por otra línea celular de crecimiento más rápido. Esto cuestiona la validez de la investigación realizada con las líneas celulares contaminadas, ya que ciertos atributos del contaminante, que pueden provenir de una especie o tejido completamente diferente, pueden atribuirse erróneamente a la línea celular bajo investigación. [56]
Propuesta de nuevas especies
Leigh Van Valen describió a HeLa como un ejemplo de la creación contemporánea de una nueva especie, denominada Helacyton gartleri , debido a su capacidad de replicarse indefinidamente y a su número de cromosomas no humanos . La especie recibió su nombre de Stanley M. Gartler , a quien van Valen atribuye haber descubierto "el notable éxito de esta especie". [57] Su argumento a favor de la especiación depende de estos puntos:
- La incompatibilidad cromosómica de las células HeLa con los humanos.
- El nicho ecológico de las células HeLa.
- Su capacidad para persistir y expandirse mucho más allá de los deseos de los cultivadores humanos.
- HeLa se puede definir como una especie ya que tiene su propio cariotipo clonal . [58]
Van Valen propuso la nueva familia Helacytidae y el género Helacyton , además de proponer una nueva especie de células HeLa en el mismo artículo. [59]
Sin embargo, esta propuesta no ha sido tomada en serio por otros prominentes biólogos evolutivos, ni por científicos de otras disciplinas. El argumento de Van Valen de que HeLa es una nueva especie no cumple los criterios para una especie unicelular independiente que se reproduce asexualmente debido a la notoria inestabilidad del cariotipo de HeLa y su falta de un estricto linaje ancestral-descendiente. [60]
Imágenes Adicionales
Imagen de fluorescencia multifotónica de células HeLa teñidas con la toxina de unión a actina faloidina (rojo), microtúbulos (cian) y núcleos celulares (azul). Microscopio de escaneo láser personalizado Nikon RTS2000MP.
Imagen de fluorescencia multifotónica de células HeLa con microtúbulos citoesqueléticos (magenta) y ADN (cian). Microscopio de escaneo láser personalizado Nikon RTS2000MP.
Micrografía electrónica de barrido de células HeLa recién divididas. Zeiss Merlin HR-SEM.
Células HeLa teñidas con Hoechst 33258
Células HeLa cultivadas en cultivo y teñidas con anticuerpo contra tubulina (verde), anticuerpo contra Ki-67 (rojo) y el colorante de unión al ADN azul DAPI. El anticuerpo de tubulina muestra la distribución de microtúbulos y el anticuerpo Ki-67 se expresa en células a punto de dividirse. Preparación, anticuerpos e imagen cortesía de EnCor Biotechnology .
Un render (rojo) de superficie volumétrica de la envoltura nuclear de una célula HeLa. La célula se observó en 300 cortes de microscopía electrónica , la envoltura nuclear se segmentó y renderizó automáticamente. Se agregan un corte vertical y otro horizontal como referencia.
En el medio
HeLa fue el tema de un libro de 2010 de Rebecca Skloot , The Immortal Life of Henrietta Lacks , que investiga el contexto histórico de la línea celular y cómo la familia Lacks estuvo involucrada en su uso. [11]
La historia de cómo surgió la línea HeLa fue el tema de un episodio de 2010 del podcast Radiolab [61]
Una novela de 2019 de NK Jemisin titulada "Piel de emergencia" involucra a un futuro agente que llega a la Tierra abandonada en busca de la cultura HeLa. [62]
El documental de 1997 The Way of All Flesh de Adam Curtis explica la historia de HeLa y sus implicaciones en la medicina y la sociedad. [63]
La película de HBO de 2017 " La vida inmortal de Henrietta Lacks ", protagonizada por Oprah Winfrey, Sylvia Grace Crim, Rocky Carroll y Renee Elise Goldsberry como Henrietta Lacks. La película está basada en el libro, del mismo nombre, escrito por Rebecca Skloot, interpretado en la película por Rose Byrne. [64]
Ver también
- Cáncer clonalmente transmisible
- Moore vs.Regents de la Universidad de California , caso que sentó un precedente para el tejido desechado
- Lista de líneas celulares contaminadas
- WI-38
Referencias
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Otras lecturas
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- Rebecca Skloot (2010). La vida inmortal de Henrietta carece .
enlaces externos
- HeLa (CCL-2 Cells) en la base de datos ATCC
- HeLa Cells en la Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. Encabezados de temas médicos (MeSH)
- Datos de selección y transfección de HeLa para células HeLa
- Rebecca Skloot , sitio web del libro The Immortal Life of Henrietta Lacks con características adicionales (foto / video / audio)
- La Fundación Henrietta Lacks , una fundación establecida para, entre otras cosas, ayudar a proporcionar fondos para becas y seguro médico a la familia de Henrietta Lacks.
- Rebecca Skloot , Las células que salvan vidas son el legado de una madre , New York Times
- "Wonder Woman: La vida, la muerte y la vida después de la muerte de Henrietta Lacks, heroína involuntaria de la ciencia médica moderna" por Van Smith
- "¿Qué queda de Henrietta Lacks?" por Anne Enright
- "Cultivar la vida: cómo las células se convirtieron en tecnologías", un libro de Hannah Landecker sobre HeLa y la historia del cultivo de tejidos.
- Discusión sobre el efecto taxonómico de la creación del nuevo taxón Helacyton .
- Base de datos centrada en células: célula HeLa
- Entrevista en audio con Rebecca Skloot sobre su libro "La vida inmortal de Henrietta Lacks"
- Entrada de Cellosaurus para HeLa
- El legado de Henrietta carece