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HeLa

Micrografía electrónica de barrido de una célula HeLa apoptótica . Zeiss Merlin HR-SEM.
Imagen de fluorescencia multifotónica de células HeLa cultivadas con una proteína fluorescente dirigida al aparato de Golgi (naranja), microtúbulos (verde) y contrateñida para ADN (cian). Microscopio láser de barrido personalizado Nikon RTS2000MP.
Imagen de inmunofluorescencia de células HeLa cultivadas en cultivo de tejidos y teñidas con anticuerpo contra actina en verde, vimentina en rojo y ADN en azul.
Inmunofluorescencia de células HeLa que muestra microtúbulos en verde, mitocondrias en amarillo, nucléolos en rojo y ADN nuclear en violeta.

HeLa ( / ˈh iː l ɑː / ) es una línea celular inmortalizada utilizada en la investigación científica. Es la línea celular humana más antigua y una de las más utilizadas. [1] [2] Las células HeLa son duraderas y prolíficas, lo que permite amplias aplicaciones en el estudio científico. [3] [4] La línea se deriva de células de cáncer de cuello uterino tomadas el 8 de febrero de 1951, [5] de Henrietta Lacks , una madre afroamericana de 31 años de cinco hijos, en cuyo honor se nombró la línea. Lacks murió de cáncer el 4 de octubre de 1951. [6]

Las células del tumor cervical canceroso de Lacks fueron extraídas sin su conocimiento, lo que era una práctica común en los Estados Unidos en ese momento. [7] El biólogo celular George Otto Gey descubrió que podían mantenerse vivas, [8] y desarrolló una línea celular . Anteriormente, las células cultivadas a partir de otras células humanas sobrevivían solo unos días, pero las células del tumor de Lacks se comportaban de manera diferente.

Historia

Origen

En 1951, Henrietta Lacks fue admitida en el Hospital Johns Hopkins con síntomas de sangrado vaginal irregular; posteriormente fue tratada por cáncer de cuello uterino. [9] Su primer tratamiento fue realizado por Lawrence Wharton Jr., quien en ese momento recolectó muestras de tejido de su cuello uterino sin su consentimiento. [10] Su biopsia cervical proporcionó muestras de tejido para evaluación clínica e investigación por parte de George Otto Gey , jefe del Laboratorio de Cultivo de Tejidos. La asistente de laboratorio de Gey, Mary Kubicek, utilizó la técnica del tubo giratorio para cultivar las células. [9] Se observó que las células crecieron de manera robusta, duplicándose cada 20 a 24 horas, a diferencia de los especímenes anteriores, que murieron. [11]

Las células fueron propagadas por Gey poco antes de que Lacks muriera de cáncer en 1951. Esta fue la primera línea celular humana que demostró ser exitosa in vitro , lo que fue un logro científico con un profundo beneficio futuro para la investigación médica. Gey donó libremente estas células, junto con las herramientas y procesos que su laboratorio desarrolló, a cualquier científico que las solicitara, simplemente para el beneficio de la ciencia. Ni Lacks ni su familia dieron permiso para recolectar las células. [12] Las células fueron comercializadas más tarde, aunque nunca patentadas en su forma original. No existía ningún requisito en ese momento para informar a los pacientes o sus familiares sobre tales asuntos, porque el material descartado o el material obtenido durante la cirugía, el diagnóstico o la terapia era propiedad del médico o la institución médica. [13]

Como era habitual en el caso del asistente de laboratorio de Gey, el cultivo recibió el nombre de las dos primeras letras del nombre y apellido de Henrietta Lacks, He + La. [9] Antes de que una consulta de 1973 publicada en la revista Nature obtuviera su nombre real, la línea celular "HeLa" se atribuyó incorrectamente a una "Helen Lane" o "Helen Larson". [4] [14] El origen de esta confusión no está claro. [15]

En 1973, cuando la contaminación por células HeLa se planteó como un problema grave, un médico de Johns Hopkins se puso en contacto con la familia Lacks en busca de muestras de ADN para ayudar a identificar las líneas celulares contaminantes. La familia nunca entendió el propósito de la visita, pero se sintió angustiada por su interpretación de lo que les dijeron los investigadores. [14] [16] 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. [17]

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, que se mantengan y sostengan en un entorno adecuado). Hay muchas cepas de células HeLa, porque mutan durante la división 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 un cultivo celular supera con creces el número total de células que había en el cuerpo de Henrietta Lacks. [18]

Controversia

Estatua de Henrietta Lacks inaugurada en octubre de 2021 en Royal Fort House , Bristol

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: se extraían células sin el consentimiento del paciente y a éste no se le informaba para qué se utilizarían. El Hospital Johns Hopkins, donde Lacks recibió tratamiento y se le extrajeron los tejidos, era el único hospital de la zona de Baltimore en el que los pacientes afroamericanos podían recibir atención gratuita. Los pacientes que recibían atención gratuita de esta secta segregada del hospital a menudo se convertían en sujetos de investigación sin su conocimiento. [19] La familia de Lacks tampoco tenía acceso a sus expedientes de paciente y no podía opinar sobre quién recibía células HeLa ni para qué se utilizarían. Además, a medida que las células HeLa se popularizaban y se utilizaban con más frecuencia en toda la comunidad científica, los familiares de Lacks no recibían ningún beneficio económico y seguían viviendo con un acceso limitado a la atención sanitaria. [20] [14]

La cuestión de quién es el propietario de las muestras de tejido tomadas para investigación se planteó en el caso Moore v. Regents of the University of California, presentado por la Corte Suprema de California en 1990. El tribunal dictaminó que los tejidos y las células desechados por una persona no son de su propiedad y pueden comercializarse. [21]

El caso de Lacks influyó en el establecimiento de la Regla Común en 1991. La Regla Común hace cumplir el consentimiento informado al garantizar que los médicos informen a los pacientes si planean utilizar algún detalle del caso del paciente en una investigación y les dan la opción de revelar los detalles o no. Los tejidos relacionados con los nombres de sus donantes también están estrictamente regulados por esta regla, y las muestras ya no se nombran utilizando las iniciales de los donantes, sino por números de código. [21] Para resolver aún más el problema de la privacidad del paciente, Johns Hopkins estableció un comité conjunto con el NIH y varios de los miembros de la familia de Lacks para determinar quién recibe acceso al genoma de Henrietta Lacks. [22]

En 2021, el patrimonio de Henrietta Lacks presentó una demanda para obtener pagos pasados ​​y futuros por la supuesta venta no autorizada y ampliamente conocida de células HeLa por parte de Thermo Fisher Scientific . [23] La familia de Lacks contrató a un abogado para buscar una compensación de más de 100 empresas farmacéuticas que han utilizado y se han beneficiado de las células HeLa. [24] El acuerdo de la demanda con Thermo Fisher Scientific se anunció en agosto de 2023, con términos no revelados. [25] Posteriormente, la familia Lacks anunció que demandará a la empresa Ultragenyx a continuación. [26]

Uso en investigación

Las células HeLa fueron las primeras células humanas que se clonaron con éxito en 1953, por Theodore Puck y Philip I. Marcus en la Universidad de Colorado, Denver . [27] Desde entonces, las células HeLa "se han utilizado continuamente para la investigación sobre el cáncer, el SIDA, los efectos de la radiación y las sustancias tóxicas, el mapeo genético y otras innumerables actividades científicas". [28] Según la autora Rebecca Skloot , en 2009, "se habían publicado más de 60.000 artículos científicos sobre la investigación realizada con [células] HeLa, y ese número aumentaba de forma constante a un ritmo de más de 300 artículos cada mes". [21]

Erradicación de la polio

Jonas Salk utilizó células HeLa para probar la primera vacuna contra la polio en la década de 1950. Se observó que el virus de la poliomielitis las infectaba fácilmente , lo que provocaba la muerte de las células infectadas. [5] Esto hizo que las células HeLa fueran muy deseables para las pruebas de la vacuna contra la polio, 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 impulsó a la Fundación Nacional para la Parálisis Infantil (NFIP) a encontrar una instalación capaz de producir células HeLa en masa. [29] En la primavera de 1953, se estableció una fábrica de cultivo celular en la Universidad de Tuskegee para abastecer a Salk y otros laboratorios con células HeLa. [30] Menos de un año después, la vacuna de Salk estaba lista para los ensayos en humanos. [31]

Virología

Las células HeLa se han utilizado para probar cómo el parvovirus infecta las células de humanos, perros y gatos. [32] Estas células también se han utilizado para estudiar virus como el virus oropouche (OROV). El OROV causa la alteración de las células en cultivo; las células comienzan a degenerarse poco después de ser infectadas, causando la inducción viral de la apoptosis . [33] Las células HeLa se han utilizado para estudiar la expresión del virus del papiloma E2 y la apoptosis. [34] Las células HeLa también se han utilizado para estudiar la capacidad del virus del moquillo canino para inducir la apoptosis en líneas celulares cancerosas, [35] lo que podría desempeñar un papel importante en el desarrollo de tratamientos para células tumorales resistentes a la radiación y la quimioterapia. [35]

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 la había matado. Su trabajo en la vinculación del VPH con el cáncer de cuello uterino le valió un Premio Nobel y condujo al desarrollo de vacunas contra el VPH, que se prevé que reduzcan el número de muertes por cáncer de cuello uterino en un 70%. [36]

A lo largo de los años, las células HeLa se han infectado con varios tipos de virus, incluidos el VIH, el Zika, las paperas y el herpes, para probar y desarrollar nuevas vacunas y medicamentos. El Dr. Richard Axel descubrió que la adición de la proteína CD4 a las células HeLa les permitía infectarse con el VIH, lo que permitió estudiar el virus. [37] En 1979, los científicos descubrieron que el virus del sarampión muta constantemente cuando infecta a las células HeLa, [38] y en 2019 descubrieron que el Zika no puede multiplicarse en las células HeLa. [39]

Cáncer

Las células HeLa se han utilizado en varios estudios sobre el cáncer, incluidos los que implican hormonas sexuales esteroides, como el estradiol y el estrógeno , y receptores de estrógeno , junto con compuestos similares al estrógeno, como la quercetina , que tiene propiedades reductoras del cáncer. [40] También se han realizado estudios sobre células HeLa, que involucran los efectos de los flavonoides y antioxidantes con estradiol en la proliferación de células cancerosas.

En 2011, las células HeLa se utilizaron en pruebas de nuevos colorantes de heptametina IR-808 y otros análogos, que actualmente se están explorando por sus usos únicos en diagnósticos médicos, el tratamiento individualizado de pacientes con cáncer con la ayuda de PDT , la coadministración con otros medicamentos y la irradiación . [41] [42] Las células HeLa se han utilizado en investigaciones que involucran fulerenos para inducir la apoptosis como parte de la terapia fotodinámica , así como en la investigación del cáncer in vitro utilizando líneas celulares. [43] Las células HeLa también se han utilizado para definir marcadores de cáncer en ARN, y se han utilizado para establecer un sistema de identificación basado en ARNi e interferencia de células cancerosas específicas . [44]

En 2014, se demostró que las células HeLa proporcionaban una línea celular viable para xenoinjertos tumorales en ratones desnudos C57BL/6 [45] , y posteriormente se utilizaron para examinar los efectos in vivo de la fluoxetina y el cisplatino en el cáncer de cuello uterino.

Genética

En 1953, un error de laboratorio que implicó mezclar células HeLa con el líquido equivocado permitió a los investigadores ver y contar por primera vez cada cromosoma con claridad en las células HeLa con las que estaban trabajando. Este descubrimiento accidental llevó a los científicos Joe Hin Tjio y Albert Levan a desarrollar mejores técnicas para teñir y contar cromosomas. [36] Fueron los primeros en demostrar 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 . [36]

Microbiología espacial

En la década de 1960, se enviaron células HeLa a bordo del satélite soviético Sputnik-6 y en misiones espaciales tripuladas para determinar los efectos a largo plazo de los viajes espaciales sobre las células y los tejidos vivos. Los científicos descubrieron que las células HeLa se dividen más rápidamente en gravedad cero. [46]

Análisis

Telomerasa

La línea celular HeLa fue derivada para su uso en la investigación del cáncer . Estas células proliferan anormalmente rápido, incluso en comparación con otras células cancerosas. Al igual que muchas otras células cancerosas, [47] las células HeLa tienen una versión activa de la telomerasa durante la división celular, [48] 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 final. 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 . Esto da como resultado una división celular ilimitada y la inmortalidad.

Número de cromosomas

La transferencia horizontal de genes del virus del papiloma humano  18 (HPV18) a células cervicales humanas creó el genoma HeLa, que es diferente del genoma de Henrietta Lacks en varios aspectos, incluido el número de cromosomas. Las células HeLa son células cancerosas que se dividen rápidamente y el número de cromosomas varía durante la formación del cáncer y el cultivo celular. La estimación actual (excluyendo fragmentos muy pequeños) es un "número de cromosomas hipertriploide (3n+)", lo que significa de 76 a 80 cromosomas en total (en lugar del número diploide normal de 46) con 22-25 cromosomas clonalmente anormales, conocidos como "cromosomas característicos de HeLa". [49] [50] [51] [52] Los cromosomas característicos pueden derivarse de múltiples cromosomas originales, lo que dificulta los recuentos resumidos basados ​​en la numeración original. Los investigadores también han notado cuán estables pueden ser estos cariotipos aberrantes. [49] Estudios que combinaron cariotipo espectral, FISH y técnicas citogénicas convencionales han demostrado que las aberraciones cromosómicas detectadas pueden ser representativas de carcinomas cervicales avanzados y probablemente estaban presentes en el tumor primario, ya que el genoma HeLa se ha mantenido estable, incluso después de años de cultivo continuo. [49]

Secuencia completa del genoma

El genoma completo de las células HeLa fue secuenciado y publicado el 11 de marzo de 2013, [53] [54] sin el conocimiento de la familia Lacks. [55] La familia expresó sus inquietudes, por lo que los autores retuvieron voluntariamente el acceso a los datos de la secuencia. [55] Jay Shendure dirigió un proyecto de secuenciación de HeLa en la Universidad de Washington, que dio como resultado un artículo 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. [56] El 7 de agosto de 2013, el director del 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. [57] Un comité de acceso a los datos revisará las solicitudes de los investigadores para acceder a la secuencia del genoma, bajo el criterio de que el estudio sea para investigación médica y que los usuarios cumplan con los términos del Acuerdo de Uso de Datos del Genoma HeLa, que incluye que todos los investigadores financiados por el NIH 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. [57] En una entrevista, Collins elogió la voluntad de la familia Lacks de participar en una situación que se les impuso. Describió toda la experiencia con ellos como "poderosa", diciendo que reunió "ciencia, historia científica y preocupaciones éticas" de una manera única. [58]

Contaminación

Las células HeLa son a veces difíciles de controlar, porque se adaptan al crecimiento en placas de cultivo de tejidos e invaden y compiten con otras líneas celulares. Debido a un mantenimiento inadecuado, se sabe que contaminan otros cultivos celulares en el mismo laboratorio, lo que interfiere con la investigación biológica y obliga a los investigadores a declarar inválidos muchos resultados. Se desconoce el grado de contaminación de 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 líneas celulares in vitro están contaminadas con células HeLa; las estimaciones varían entre el 10% y el 20%. Esta observación sugiere que cualquier línea celular puede ser susceptible a un cierto grado de contaminación. Stanley Gartler (1967) y Walter Nelson-Rees (1975) fueron los primeros en publicar sobre la contaminación de varias líneas celulares por células HeLa. [29] Gartler señaló que "con la expansión continua de la tecnología de cultivo celular, es casi seguro que se producirá contaminación tanto interespecífica como intraespecífica". [9]

La contaminación de 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 destacados, incluido Jonas Salk . El problema de la contaminación por 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. [59]

En lugar de centrarse en cómo resolver el problema de la contaminación de las células HeLa, muchos científicos y escritores científicos siguen documentando este problema como un simple problema de contaminación, causado no por errores o deficiencias humanas, sino por la resistencia, proliferación o naturaleza abrumadora de las células HeLa. [60] Datos recientes sugieren que la contaminación cruzada sigue siendo un problema importante con los cultivos celulares modernos. [3] [61] 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 pone en tela de juicio la validez de la investigación realizada utilizando 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 en investigación. [62]

Propuesta de nueva especie

Las células HeLa fueron descritas por el biólogo evolutivo Leigh Van Valen como un ejemplo de la creación contemporánea de una nueva especie, llamada Helacyton gartleri , debido a su capacidad de replicarse indefinidamente y a su número de cromosomas no humano . La especie recibió el nombre del genetista Stanley M. Gartler , a quien Van Valen atribuye el descubrimiento del "éxito notable de esta especie". [63] Su argumento a favor de la especiación depende de estos puntos:

Van Valen propuso la nueva familia Helacytidae y el género Helacyton , y en el mismo artículo propuso una nueva especie para las células HeLa. [65]

Sin embargo, esta propuesta no fue tomada en serio por otros biólogos evolutivos prominentes ni por científicos de otras disciplinas. El argumento de Van Valen de que las HeLa son una nueva especie no cumple los criterios para una especie unicelular independiente que se reproduce asexualmente, debido a la notoria inestabilidad del cariotipo de las HeLa y a su falta de un linaje estricto de ancestros y descendientes. [66]

Galería

En los medios

Véase también

Referencias

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Lectura adicional

Enlaces externos

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