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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 contrateñidas para ADN (cian). Microscopio de escaneo láser 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 ( / ˈ h 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 estudios científicos. [3] [4] La línea se deriva de células de cáncer de cuello uterino extraídas el 8 de febrero de 1951, [5] de Henrietta Lacks , una mujer afroamericana de 31 años y madre de cinco hijos, que da nombre a la línea. Lacks murió de cáncer el 4 de octubre de 1951. [6]

Las células del tumor canceroso de cuello uterino de Lacks fueron tomadas 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 se podían mantener con vida [8] y desarrolló una línea celular . Anteriormente, las células cultivadas a partir de otras células humanas sobrevivían sólo unos pocos días, pero las células del tumor de Lacks se comportaban de manera diferente.

Historia

Origen

En 1951, una mujer llamada Henrietta Lacks ingresó 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 recogió muestras de tejido de su cuello uterino sin su consentimiento. [10] Su biopsia cervical proporcionó muestras de tejido para la evaluación clínica y la investigación 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 con fuerza, duplicándose cada 20 a 24 horas, a diferencia de los especímenes anteriores, que desaparecieron. [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 tuvo éxito in vitro , lo que fue un logro científico con profundos beneficios futuros para la investigación médica. Gey donó libremente 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. [12] Las células se comercializaron posteriormente, aunque nunca se patentaron en su forma original. En ese momento no existía ningún 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. [ cita necesaria ]

Como era habitual para el asistente de laboratorio de Gey, la cultura recibió el nombre de las dos primeras letras del nombre y apellido de Henrietta Lacks, He + La. [9] Antes de una filtración al público en la década de 1970, que reveló su verdadero nombre, la Se creyó erróneamente que la línea celular "HeLa" llevaba el nombre de "Helen Lane" o "Helen Larson". [4] [13]

Cuando otros cultivos celulares estaban siendo invadidos por células HeLa sospechosas, un grupo de investigación se puso en contacto con la familia Lacks, [ ¿cuándo? ] buscando muestras de ADN para ayudar a identificar líneas celulares contaminantes. La familia nunca entendió el propósito de la visita, pero se sintieron angustiados por haber entendido lo que les dijeron los investigadores. [13] [14] 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. [15]

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 cultivo celular supera con creces el número total de células que había en el cuerpo de Henrietta Lacks. [dieciséis]

Controversia

Estatua de Henrietta Lacks inaugurada el 2021 de octubre 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: las células se extraían sin el consentimiento del paciente y no se les decía para qué se utilizarían. El Hospital Johns Hopkins, donde Lacks recibió tratamiento y le extrajeron tejido, era el único hospital en el área de Baltimore donde los pacientes afroamericanos podían recibir atención gratuita. Los pacientes que recibían atención gratuita en esta sección segregada del hospital a menudo se convertían en sujetos de investigación sin su conocimiento. [17] La ​​familia de Lacks tampoco tenía acceso a los archivos de sus pacientes y no tenía voz sobre quién recibía las células HeLa o para qué se usarían. Además, a medida que las células HeLa se popularizaron y utilizaron con mayor frecuencia en la comunidad científica, los familiares de Lacks no recibieron ningún beneficio financiero y continuaron viviendo con un acceso limitado a la atención médica. [18] [13]

Esta cuestión de quién es el propietario de las muestras de tejido tomadas para investigación se planteó en el caso Moore v. Regents de la Universidad de California de la Corte Suprema de California en 1990. El tribunal dictaminó que el tejido y las células desechadas de una persona no son de su propiedad y se puede comercializar. [19]

El caso de Lacks influyó en el establecimiento de la Regla Común en 1981. La Regla Común hace cumplir el consentimiento informado al garantizar que los médicos informen a los pacientes si planean utilizar algún detalle de su caso en una investigación y les dé la opción de revelar los detalles o no. Los tejidos relacionados con los nombres de sus donantes también están estrictamente regulados bajo esta regla, y las muestras ya no se nombran utilizando las iniciales de los donantes, sino mediante números de código. [19] Para resolver aún más la cuestión 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. [20]

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 . [21] La familia de Lacks contrató a un abogado para buscar compensación de más de 100 compañías farmacéuticas que han utilizado y lucrado con las células HeLa. [22] El acuerdo de la demanda con Thermo Fisher Scientific se anunció en agosto de 2023, con términos no revelados. [23] Posteriormente al acuerdo se anunció que la familia Lacks estaba demandando a la empresa Ultragenyx . [24]

Uso en investigación

Las células HeLa fueron las primeras células humanas clonadas con éxito en 1953, por Theodore Puck y Philip I. Marcus en la Universidad de Colorado, Denver . [25] 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 genético y muchas otras actividades científicas". [26] Según la autora Rebecca Skloot , en 2009, "se habían publicado más de 60.000 artículos científicos sobre investigaciones realizadas con [células] HeLa, y ese número aumentaba constantemente a un ritmo de más de 300 artículos cada mes". [19]

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 se infectaban fácilmente con el virus de la poliomielitis , 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 podían obtenerse fácilmente. Se necesitaba un gran volumen de células HeLa para probar 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. [27] En la primavera de 1953, se estableció una fábrica de cultivo celular en la Universidad de Tuskegee para suministrar células HeLa a Salk y otros laboratorios. [28] Menos de un año después, la vacuna de Salk estaba lista para ensayos en humanos. [29]

Virología

Las células HeLa se han utilizado para probar cómo el parvovirus infecta células de humanos, perros y gatos. [30] Estas células también se han utilizado para estudiar virus como el virus oropouche (OROV). OROV provoca la alteración de las células en cultivo; Las células comienzan a degenerar poco después de infectarse, lo que provoca la inducción viral de la apoptosis . [31] Las células HeLa se han utilizado para estudiar la expresión del virus del papiloma E2 y la apoptosis. [32] Las células HeLa también se han utilizado para estudiar la capacidad del virus del moquillo canino para inducir la apoptosis en líneas celulares cancerosas, [33] lo que podría desempeñar un papel importante en el desarrollo de tratamientos para células tumorales resistentes a la radiación y la quimioterapia. [33]

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 agresivo cáncer que la había matado. 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%. [34]

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 los herpesvirus, para probar y desarrollar nuevas vacunas y medicamentos. El Dr. Richard Axel descubrió que la adición de la proteína CD4 a las células HeLa permitía infectarlas con el VIH, lo que permitió estudiar el virus. [35] En 1979, los científicos descubrieron que el virus del sarampión muta constantemente cuando infecta las células HeLa, [36] y en 2019 descubrieron que el Zika no puede multiplicarse en las células HeLa. [37]

Cáncer

Las células HeLa se han utilizado en varios estudios sobre el cáncer, incluidos aquellos que involucran hormonas esteroides sexuales, 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. [38] También se han realizado estudios sobre células HeLa, que involucran 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 colorantes de heptametina IR-808 y otros análogos, que actualmente se están explorando por sus usos únicos en el diagnóstico médico, el tratamiento individualizado de pacientes con cáncer con la ayuda de PDT , la coadministración con otros medicamentos e irradiación . [39] [40] Las células HeLa se han utilizado en investigaciones que involucran fullerenos para inducir apoptosis como parte de la terapia fotodinámica , así como en investigaciones de cáncer in vitro utilizando líneas celulares. [41] Las células HeLa también se han utilizado 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 . [42]

En 2014, se demostró que las células HeLa proporcionaban una línea celular viable para xenoinjertos tumorales en ratones desnudos C57BL/6 [43] 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 incorrecto permitió a los investigadores por primera vez ver y contar claramente cada cromosoma 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. [34] 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 la cantidad de cromosomas.

En 1965, Henry Harris y John Watkins crearon el primer híbrido humano-animal fusionando células HeLa con células de embriones de ratón. Esto permitió avances en el mapeo de genes en cromosomas específicos, lo que eventualmente conduciría al Proyecto Genoma Humano . [34]

Microbiología espacial

En la década de 1960, se enviaron células HeLa al satélite soviético Sputnik-6 y a misiones espaciales humanas para determinar los efectos a largo plazo de los viajes espaciales en células y tejidos vivos. Los científicos descubrieron que las células HeLa se dividen más rápidamente en gravedad cero. [44]

Análisis

telomerasa

La línea celular HeLa se derivó para su uso en la investigación del cáncer . Estas células proliferan anormalmente rápido, incluso en comparación con otras células cancerosas. Como muchas otras células cancerosas, [45] las células HeLa tienen una versión activa de la telomerasa durante la división celular, [46] que copia los telómeros una y otra vez. Esto previene el acortamiento incremental de los telómeros que está implicado en el envejecimiento y la eventual muerte celular. 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 sufrir 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 (VPH18) a las células cervicales humanas creó el genoma HeLa, que se diferencia del genoma de Henrietta Lacks en varios aspectos, incluido el número de cromosomas. Las células HeLa son células cancerosas que se dividen rápidamente y la cantidad 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 entre 76 y 80 cromosomas en total (en lugar del número diploide normal de 46) con 22 a 25 cromosomas clonalmente anormales, conocido como "firma HeLa". cromosomas". [47] [48] [49] [50] Los cromosomas característicos pueden derivarse de múltiples cromosomas originales, lo que hace que los recuentos resumidos basados ​​en la numeración original sean un desafío. Los investigadores también han observado cuán estables pueden ser estos cariotipos aberrantes . [47] Los 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. [47]

Secuencia completa del genoma.

El genoma completo de las células HeLa fue secuenciado y publicado el 11 de marzo de 2013, [51] [52] sin el conocimiento de la familia Lacks. [53] La familia expresó sus preocupaciones, por lo que los autores retuvieron voluntariamente el acceso a los datos de la secuencia. [53] Jay Shendure dirigió un proyecto de secuenciación 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 quedó en suspenso mientras se abordaban las preocupaciones de privacidad de la familia Lacks. [54] 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. [55] 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 que los usuarios cumplirán con los términos del Acuerdo de uso de datos del genoma de HeLa, que incluye que todos Los investigadores financiados por los NIH depositarán los datos en una única base de datos para compartirlos en el futuro. El comité está formado por seis miembros, entre ellos representantes de los campos médico, científico y bioético, así como dos miembros de la familia Lacks. [55] 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. [56]

Contaminación

Las células HeLa a veces son difíciles de controlar porque se adaptan al crecimiento en placas de cultivo de tejidos e invaden y superan a otras líneas celulares. Debido a 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 líneas celulares in vitro están contaminadas con células HeLa; las estimaciones oscilan entre el 10% y el 20%. Esta observación sugiere que cualquier línea celular puede ser susceptible a 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. [27] Gartler señaló que "con la continua expansión de la tecnología de cultivo celular, es casi seguro que se producirá contaminación tanto interespecífica como intraespecífica". [9]

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 destacados, incluido Jonas Salk . El problema de la contaminación con 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 , pero descubrieron que las células intercambiadas estaban contaminadas por HeLa. [57]

En lugar de centrarse en cómo resolver el problema de la contaminación de las células HeLa, muchos científicos y escritores científicos continúan documentando este problema simplemente como un problema de contaminación, causado no por errores o deficiencias humanas, sino por la resistencia, la proliferación o la naturaleza abrumadora de las células HeLa. . [58] Datos recientes sugieren que la contaminación cruzada sigue siendo un problema importante en los cultivos celulares modernos. [3] [59] 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 duda la validez de la investigación realizada con 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. [60]

Propuesta de nuevas especies

Las células HeLa fueron descritas por la bióloga evolutiva Leigh Van Valen 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 humano . La especie lleva el nombre del genetista Stanley M. Gartler , a quien Van Valen atribuye el descubrimiento de "el notable éxito de esta especie". [61] 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. [63]

Sin embargo, esta propuesta no fue tomada en serio por otros destacados biólogos evolucionistas, ni por científicos de otras disciplinas. El argumento de Van Valen de que HeLa es una especie nueva 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 linaje ancestral-descendiente estricto. [64]

Galería

En el medio

Ver también

Referencias

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Otras lecturas

enlaces externos

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