已去世的黑人妇女,她的癌细胞已繁衍2.5万代,总重5000万吨

“永生”的海拉细胞

虽然生老病死是人之常态,但不少人依然无法坦然接受死亡,无论时代如何变化,“永生”都充满了巨大的诱惑力。以此为目标,人们在延长自身寿命的道路上锲而不舍地进行探索。事实上,人们的努力没有白费,人类的平均寿命始终在不断增加


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最初的原始人类甚至活不过20年,早期的封建社会,人类的平均寿命也只有25岁左右。步入中世纪后,人的平均寿命上升明显,能够达到40岁;到了19世纪,全球人类平均寿命以5年延长大约1~3岁的速度增长,如今人类的平均寿命已经可以达到六七十岁了。

尽管人类在延寿上取得非常瞩目的成果,但这与“永生”和“无限”相比,仍然相距甚远。人类之所以无法实现“永生”,很大一部分原因是因为构成人体的无数个细胞分裂次数有限。1961年时,老年学专家海弗里克利用人类表皮细胞进行实验,观察它们的自然分裂情况。海弗里克发现,细胞分裂的上限在50~60次左右,这一上限后来便被称之为“海弗里克上限”


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通常情况下,正常的人体细胞分裂50~60次就结束了自己的一生,那么人体便只能迎来衰老和死亡。这其实非常容易理解,把人体比作一台精密仪器,各个零部件的受用寿命是有限的,到达极限后就是失灵出故障,这台仪器最终也据无法在运作使用了。

不过,有一种变异的细胞却能够实现无限分裂与繁殖,那便是臭名远扬的癌细胞。存在于人类DNA上的端粒酶在细每一次分裂之后都会减少,而癌细胞拥有较多且始终处于活跃状态的端粒酶,从而致使癌细胞实现无限增殖


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但癌细胞也不能算作是“永生”,首次在体外使人类细胞永生化的“海拉细胞系”才算是真正意义上的不死不灭。“海拉细胞”的细胞株经由人工培养,不会衰老致死可以无限分裂复制,还拥有比其他癌细胞系明显更快增殖速度

“海拉细胞”的获取源于一场意外。亨丽埃塔·拉克斯是生活弗吉尼亚州克洛弗一个贫困地区的黑人女性,幼时她在家庭农场种植烟草,婚后与丈夫生下五个孩子,一家人搬到马里兰州巴尔的摩。然而,美好的家庭生活仅持续了十年,她便常常感到腹部疼痛,身体不适。


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1951 年,拉克斯因为难以忍受的下腹疼痛与不规则流血症状被送往约翰霍普金斯医院,医生很快将其确诊为宫颈癌并设法展开治疗

通过宫颈活检,医生获得了拉克斯的组织样本,一名叫作盖伊的医学博士得到了组织样本并对其进行临床评估和研究。当他与助理将细胞放入培养皿中却发现,拉克斯的癌细胞生长异常旺盛,数量每20~24小时翻一番


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多年来,盖伊博士和他身为外科护士的妻子玛格丽特一直试图在体外培养人体细胞,致力于在试管中模拟人类癌症,以开发针对这一绝症的治疗方法。然而,他们之前在实验室进行的研究都已失败告终。因为细胞离开人体后,通常分裂几次后便失去了活性,在其死亡之前,盖伊博士根本来不及做出一点像样的实验。

令人意外的是,此次获取的癌细胞样本不同,它们不断地分裂复制,只要被喂以营养并以正确的方式促进它们生长,其分裂就会停止,这与之前的细胞标本大相径庭。


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遗憾的是,拉克斯没有受到上天的眷顾,同年,她便被宫颈癌夺去了年轻的生命。在她逝世后不久,盖伊博士使这些癌细胞分裂繁殖,并与世界各地活跃在癌症研究和其他领域的同事分享了这种细胞系,“海拉细胞系”由此诞生。

它们是从拉克斯的子宫颈可见病变处进行的活检中产生的,是全球首例体外繁殖成功的人类细胞系,这意味着“海拉细胞系”为科学家提供了人体细胞进行可重复实验的时间和可能性,从而无需直接对人体进行测试,这一成果对于未来医学发展和癌症相关的疾病研究具有相当深远的意义。


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因为“海拉细胞”是永生的,只要满足基本的细胞存活条件,它们在实验室细胞培养皿中可以无限次分裂。“海拉”的细胞株有很多,因为细胞在培养过程中可能会发生突变,但所有的细胞都来自最初从拉克斯体内中获得的肿瘤细胞。后续培养的“海拉细胞”已繁衍2.5万代,总重达5000万吨,总数远远超过拉克斯患癌症时体内的癌细胞总数,分布世界各地的细胞实验室中

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拉克斯生前或许怎么也没有想到,她的名字和记忆以持续分裂的细胞的形式不断延续,这些细胞实现了真正意义上的“不朽”


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海拉的英文Hela正是以亨丽埃塔·拉克斯(Henrietta Lacks)姓名的前两个字母命名,直到20世纪70年代,公众才得知了“细胞之母”拉克斯的真名,人们此前错误地以为“海拉细胞系”是以“海伦·莱恩”或“海伦·拉森”之类的名称命名的

海拉细胞的科研意义

“海拉细胞”自诞生后便渐渐成为生物学研究中使用最广泛的人类细胞系,它的科研意义十分重大,对过去半个世纪的众多生物医学研究突破都至关重要。

例如,乔纳斯·索尔克在 1954 年用它们开发了脊髓灰质炎疫苗;20世纪80 年代,艾滋病研究学者用它们来识别和分离人类免疫缺陷病毒 (HIV);近年来,“海拉细胞”在“组学”革命中也起到了非凡的作用,促进基因组学到转录组学、蛋白质组学的转变。


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此前,学界已经发表了大约 70000 项涉及使用“海拉细胞”的研究,尤其是免疫学领域,“海拉细胞”得到了广泛应用。最近至少有两项被授予诺贝尔医学奖的研究项目涉及到“海拉细胞”,一项是关于人乳头瘤病毒与宫颈癌之间的联系,另一项是端粒酶在防止染色体降解方面发挥的作用

有了“海拉细胞”,科学家们第一次能够直接对体外的人体组织进行科研测试。在美苏冷战期间,太空竞赛一度进行得轰轰烈烈,“海拉细胞”甚至被送往太空,科学家们想要看看零重力下的细胞会发生什么变化,以揭示零重力对人体细胞的影响。


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除此之外,“海拉细胞”还被用于研究核弹爆炸后辐射对细胞产生的影响,它们甚至被美容行业用来测试新化妆品的潜在副作用。世界各地的生物医学研究人员都把“海拉细胞”用于研究细胞分裂时的基因突变、发现潜在的癌症治疗方法以及开发感染性疾病的治疗方法。从那时起,许多科研里程碑都使用了“海拉细胞”进行实验,包括克隆、基因定位和体外受精


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海拉细胞”还为新型冠状病毒(COVID-19)的研究铺设道路。为了弄清病毒在人类中的传染性,科学家们使用“海拉细胞”研究 COVID-19,但很快发现病毒不能快速彻底地感染这些细胞。这种好奇心促使研究人员寻找病毒不能进入“海拉细胞”的原因,通过改造后,COVID-19能够成功进入细胞内,并且可以利用细胞进行复制和传播。通过使用“海拉细胞”,科研人员在发现病毒感染性以及其传播方面有所突破。


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另一项针对COVID-19的研究同样用“海拉细胞”来进行实验,揭示了病毒入侵人类细胞经历的过程。通过将该病毒的基因组材料与大量其他病毒的基因组材料进行比较,从何了解到该病毒在“海拉细胞”中的稳定性


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在COVID-19研究中使用“海拉细胞”对病毒分子机理和感染所需条件都有了更加深刻的了解。通过对这些实验数据的比较与汇集,才能帮助人们进一步了解这种新型病毒,这对未来诞生的治疗方法来说至关重要。

当“海拉细胞”的出现让世界的医学专家意识到不死的人类细胞真实存在之时,医疗跨时代发展的重大机遇也就随之诞生。在未来,“海拉细胞”还将继续为医疗、学术甚至工业机构服务

伟大科研成果背后的争议

艺术家卡迪尔·尼尔森在2017年的一幅画中,将拉克斯描绘为“现代医学之母”,因为迄今已有数十亿人从她的细胞中受益,并且,未来还会有更多人会持续受益。然而,如此伟大的“海拉细胞”却也存在着一些争议之声。


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摩约翰霍普金斯医院的医生在诊断和治疗疾病时采集了拉克斯的癌细胞样本,他们在没有拉克斯知情或同意的情况下将其中的一些组织交给了研究人员。并且包括拉克斯的家人在内都对“海拉细胞”的诞生与作用一无所知,培养这些细胞的研究人员在面对媒体时,提到细胞提供者都是使用化名,直到20世纪70 年代,拉克斯的真名才泄露给世界。


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在20世纪,医学生组织捐献者与医生之间缺乏交流的状况并不罕见,拉克斯的案例算是其中一个典型。在未经患者同意的情况下,采集患者的细胞并且没有告知本人这些细胞将被用于什么,这被视为一种不尊重患者本人意愿的行为。拉克斯的家人甚至无法访问她的医疗档案,了解“海拉细胞”的用途更是无从谈起。

随着“海拉细胞”在整个科学界的普及和使用越来越频繁,拉克斯的亲属却也没有得到任何经济利益,一贯贫困的生活也没有得到改善。但医院和研究人员表示,从未出售或从 “海拉细胞”的发现或分销中获利,也没有宣称掌握着“海拉细胞系”的所有权。相反,他们还免费且广泛地为科学研究提供了“海拉细胞”


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为此,法院就“有关用于研究的组织样本的问题”进行了相关商议,1981年实行的通用准则表示医院如果对病例有关的任何细节进行使用,必须明确告知患者,并签署同意书,保障患者的知情权与选择权。此外,样本不再使用捐赠者姓名首字母命名,而是使用代码编号,进一步解决了患者隐私问题。



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页面更新:2024-05-15

标签:癌细胞   细胞系   宫颈癌   体外   研究人员   样本   黑人   癌症   患者   细胞   妇女   人体   人类   病毒   组织

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