Naar inhoud springen

HeLa

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
HeLa-cellen, waarvan de kernen gekleurd zijn met Hoechst 33258
Elektronenmicroscopische opname van een HeLa-cel in apoptose (HR-SEM)

HeLa-cellen zijn een menselijke cellijn die wereldwijd zeer algemeen gebruikt wordt in laboratoria voor onderzoek in de biomedische wetenschappen. Deze cellijn werd in 1951 geïsoleerd uit een baarmoederhalskanker van Henrietta Lacks, die later dat jaar aan haar ziekte overleed. De cellen bleken uniek doordat ze zich onbeperkt konden delen onder geschikte kweekomstandigheden. Daarmee waren HeLa-cellen de eerste 'onsterfelijke' menselijke cellijn. Dit was een doorbraak in experimenteel onderzoek waarin stabiele en reproduceerbare modellen nodig zijn.

Het delingsvermogen van HeLa-cellen is een gevolg van de infectie met het humaan papillomavirus (HPV), wat leidt tot een ontregeling van de celcycluscontrole. Hierdoor groeien (prolifereren) de cellen snel en robuust. De cellen zijn epitheliaal van oorsprong en groeien in kweek adherent; dat wil zeggen dat ze zich aan hun onderlaag vasthechten en een monolaag vormen. Microscopisch zijn ze relatief groot, vaak onregelmatig van vorm en met een vrij duidelijke celkern.

HeLa-cellen zijn onder andere gebruikt als model voor fundamentele celbiologie, virologie en kankeronderzoek. Historisch speelde de cellijn een belangrijke rol bij de ontwikkeling van het poliovaccin. In moderne labs worden de cellen ook ingezet voor toxiciteitsscreenings.

Onsterfelijkheid

[bewerken | brontekst bewerken]

HeLa-cellen heten "onsterfelijk" omdat ze zich onbeperkt kunnen delen, uiteraard zolang de omstandigheden dat toelaten. Inmiddels zijn er bij vermenigvuldiging in de vele laboratoria verschillende stammen ontstaan, doordat de cellen zich in cultuur genetisch verder ontwikkelen. HeLa-cellen groeien bijzonder snel, zelfs in vergelijking met andere kankercellen. Het bij deze cellen actieve enzym telomerase beschermt bij celdeling tegen verkorting van de telomeren en daarmee tegen veroudering. HeLa-cellen kunnen zich hierdoor in principe onbeperkt blijven delen.

Henrietta Lacks omstreeks 1945

In 1951 werd Henrietta Lacks opgenomen in het Johns Hopkins Hospital met symptomen van onregelmatig vaginaal bloedverlies; ze werd vervolgens behandeld voor baarmoederhalskanker.[1] Haar eerste behandeling werd uitgevoerd door Lawrence Wharton Jr., die destijds zonder haar toestemming weefselmonsters van haar baarmoederhals afnam.[2] Haar baarmoederhalsbiopsie leverde weefselmonsters op voor klinische evaluatie en onderzoek door George Otto Gey, hoofd van het Weefselkweeklaboratorium. Gey's laboratoriumassistente Mary Kubicek gebruikte de rolbuistechniek om de cellen te kweken.[1] Er werd waargenomen dat de cellen robuust groeiden en zich elke 20-24 uur verdubbelden, in tegenstelling tot eerdere monsters, die afstierven.[3]

De cellen werden door Gey vermeerderd kort voordat Lacks in 1951 aan haar kanker overleed. Dit was de eerste menselijke cellijn die in vitro succesvol bleek, een wetenschappelijke prestatie met een diepgaand toekomstig nut voor medisch onderzoek. Gey schonk deze cellen, samen met de instrumenten en processen die zijn laboratorium had ontwikkeld, vrijelijk aan elke wetenschapper die erom vroeg, puur ten behoeve van de wetenschap. Noch Lacks, noch haar familie gaven toestemming om de cellen te oogsten.[4] De cellen werden later gecommercialiseerd, hoewel ze nooit in hun oorspronkelijke vorm gepatenteerd werden. Er bestond destijds geen verplichting om patiënten of hun familieleden over dergelijke zaken te informeren, omdat afgedankt materiaal of materiaal verkregen tijdens een operatie, diagnose of therapie werd beschouwd als eigendom van de arts of de medische instelling.[5]

Zoals gebruikelijk voor Gey's laboratoriumassistent, werd de celkweek vernoemd naar de eerste twee letters van Henrietta Lacks' voor- en achternaam, He + La.[1] Voordat een onderzoek in 1973 in het tijdschrift Nature haar echte naam onthulde, werd de "HeLa"-cellijn ten onrechte toegeschreven aan een "Helen Lane" of "Helen Larson".[6][7] De oorsprong van deze verwarring is onduidelijk.[8]

In 1973 ontdekten medewerkers van Johns Hopkins dat HeLa-cellen zich via de lucht konden verspreiden en andere celculturen gemakkelijk konden besmetten. Toen de medewerkers van Johns Hopkins dit beseften, nam een arts contact op met de familie Lacks en vroeg om DNA-monsters om te helpen vaststellen welke niet-HeLa-culturen besmet waren met HeLa-cellen. De familie begreep nooit het doel van het bezoek, maar ze waren wel ontzet door wat de onderzoekers hen vertelden.[7][9]] Deze cellen worden behandeld als kankercellen, omdat ze afkomstig zijn van een biopsie die werd genomen van een zichtbare laesie op de baarmoederhals als onderdeel van Lacks' kankerdiagnose.[10]

HeLa-cellen worden, net als andere cellijnen, "onsterfelijk" genoemd omdat ze zich onbeperkt kunnen delen in een celcultuurplaat in het laboratorium, zolang aan de fundamentele overlevingsvoorwaarden wordt voldaan (d.w.z. dat ze worden onderhouden en in stand gehouden in een geschikte omgeving). Er bestaan veel stammen van HeLa-cellen, omdat ze muteren tijdens de deling in celculturen, maar alle HeLa-cellen stammen af van dezelfde tumorcellen die uit Lacks zijn verwijderd. Het totale aantal HeLa-cellen dat in celcultuur is vermeerderd, overtreft ruimschoots het totale aantal cellen dat zich in het lichaam van Henrietta Lacks bevond.[11]

De zaak van Lacks is een van de vele voorbeelden van het gebrek aan geïnformeerde toestemming in de geneeskunde van de 20e eeuw. Communicatie tussen weefseldonoren en artsen bestond vrijwel niet – cellen werden afgenomen zonder toestemming van de patiënt, en patiënten werd niet verteld waarvoor de cellen zouden worden gebruikt. Johns Hopkins Hospital, waar Lacks werd behandeld en haar weefsel werd afgenomen, was het enige ziekenhuis in de regio Baltimore waar Afro-Amerikaanse patiënten gratis zorg konden ontvangen. De patiënten die gratis zorg ontvingen in dit afgezonderde deel van het ziekenhuis werden vaak zonder hun medeweten proefpersonen in onderzoek.[12] De familie van Lacks had ook geen toegang tot haar patiëntendossier en had geen zeggenschap over wie HeLa-cellen ontving of waarvoor ze zouden worden gebruikt. Bovendien, naarmate HeLa-cellen populairder werden en vaker werden gebruikt in de wetenschappelijke gemeenschap, ontvingen de familieleden van Lacks geen financieel voordeel en bleven ze leven met beperkte toegang tot gezondheidszorg.[13][7]

De kwestie van wie de eigenaar is van weefselmonsters die voor onderzoek zijn afgenomen, kwam aan de orde in de zaak Moore v. Regents of the University of California voor het Hooggerechtshof van Californië in 1990. Het hof oordeelde dat afgedankt weefsel en cellen niet iemands eigendom zijn en commercieel mogen worden gebruikt.[14]

De zaak Lacks beïnvloedde de totstandkoming van de Common Rule in 1991. De Common Rule waarborgt geïnformeerde toestemming door ervoor te zorgen dat artsen patiënten informeren als ze van plan zijn details van de patiënt in onderzoek te gebruiken en hen de keuze geven om die details al dan niet openbaar te maken. Weefsels die gekoppeld zijn aan de namen van donoren worden ook strikt gereguleerd onder deze regel, en monsters worden niet langer benoemd met de initialen van de donoren, maar met codenummers.[14] Om de kwestie van de privacy van patiënten verder op te lossen, richtte Johns Hopkins een gezamenlijke commissie op met de National Institutes of Health (NIH) en verschillende familieleden van Lacks om te bepalen wie toegang krijgt tot het genoom van Henrietta Lacks.[15]

In 2021 spande de nalatenschap van Henrietta Lacks een rechtszaak aan om betalingen te eisen voor de vermeende ongeoorloofde en algemeen bekende verkoop van HeLa-cellen door Thermo Fisher Scientific, zowel in het verleden als in de toekomst.[16] De familie van Lacks huurde een advocaat in om compensatie te eisen van meer dan 100 farmaceutische bedrijven die HeLa-cellen hebben gebruikt en er winst mee hebben gemaakt.[17] In augustus 2023 werd een schikking met Thermo Fisher Scientific aangekondigd, waarvan de voorwaarden niet openbaar zijn gemaakt.[18] Novartis, een bedrijf dat honderden patenten ontwikkelde met behulp van HeLa-cellen, schikte in 2026. In maart 2026 liepen er nog steeds rechtszaken tegen Ultragenyx en Viatris.[19]

Gebruik in onderzoek

[bewerken | brontekst bewerken]

HeLa-cellen waren de eerste menselijke cellen die in 1953 met succes werden gekloond door Theodore Puck en Philip I. Marcus aan de Universiteit van Colorado in Denver.[20] Sindsdien zijn HeLa-cellen voortdurend gebruikt voor onderzoek naar kanker, aids, de effecten van straling en giftige stoffen, genkartering en talloze andere wetenschappelijke activiteiten.[21] Volgens auteur Rebecca Skloot waren er in 2009 meer dan 60.000 wetenschappelijke artikelen gepubliceerd over onderzoek met HeLa-cellen, en dat aantal nam gestaag toe met meer dan 300 artikelen per maand.[14]

Wereldwijd zijn er ongeveer 17.000 patenten gebaseerd op wetenschappelijke bevindingen uit experimenten met HeLa-cellen. De medisch-wetenschappelijke database PubMed bevat meer dan 128.000 wetenschappelijke artikelen gebaseerd op experimenten met HeLa-cellen.[22]

Naast het testen van het poliovaccin werden HeLa-cellen al snel gebruikt voor talloze celkweekexperimenten in wetenschappelijk onderzoek. De vraag naar HeLa-cellen nam snel toe. Na massaproductie werden ze over de hele wereld verzonden. In 1955 waren HeLa-cellen de eerste menselijke cellen die met succes werden gekloond. Ze zijn gebruikt voor onderzoek naar kanker, aids, de effecten van radioactieve straling en giftige stoffen, voor genkartering en voor andere wetenschappelijke onderzoeksdoeleinden. HeLa-cellen worden gebruikt om de menselijke gevoeligheid voor kleefstoffen, cosmetica en vele andere producten te testen. Ook de functie van polymerasen is opgehelderd met behulp van HeLa-cellen.

Tot nu toe zijn er vier Nobelprijzen toegekend voor onderzoek met HeLa-cellen:

  • Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde 2004 aan Richard Axel en Linda B. Buck "voor hun onderzoek naar olfactorische receptoren en de organisatie van het olfactorische systeem"
  • Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde 2008 aan Harald zur Hausen "voor zijn ontdekking van het causale effect van humane papillomavirussen op baarmoederhalskanker"
  • Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde 2009 aan Elizabeth Blackburn, Carol W. Greider en Jack Szostak "voor hun ontdekking van hoe chromosomen worden beschermd door telomeren en het enzym telomerase"
  • Nobelprijs voor Scheikunde 2014 aan Eric Betzig, Stefan Hell en William Moerner "voor de ontwikkeling van superresolutie fluorescentiemicroscopie" (foto-geactiveerde lokalisatiemicroscopie, STED-microscoop)

Uitroeiing van polio

[bewerken | brontekst bewerken]

HeLa-cellen werden in de jaren vijftig door Jonas Salk gebruikt om het eerste poliovaccin te testen. Er werd waargenomen dat ze gemakkelijk geïnfecteerd raakten door het poliomyelitisvirus, waardoor geïnfecteerde cellen afstierven.[23] Dit maakte HeLa-cellen zeer geschikt voor het testen van poliovaccins, omdat de resultaten gemakkelijk konden worden verkregen. Voor het testen van Salks poliovaccin was een grote hoeveelheid HeLa-cellen nodig, wat de National Foundation for Infantile Paralysis (NFIP) ertoe aanzette een faciliteit te vinden die HeLa-cellen op grote schaal kon produceren.[24] In het voorjaar van 1953 werd aan de Tuskegee University een celkweekfabriek opgericht om Salk en andere laboratoria van HeLa-cellen te voorzien.[25] Nog geen jaar later was Salks vaccin klaar voor proeven op mensen.[26]

HeLa-cellen zijn gebruikt om te onderzoeken hoe parvovirussen cellen van mensen, honden en katten infecteren.[27] Deze cellen zijn ook gebruikt om virussen zoals het oropouchevirus (OROV) te bestuderen. OROV veroorzaakt verstoring van cellen in kweek; de cellen beginnen kort na infectie te degenereren, wat leidt tot virale inductie van apoptose.[28] HeLa-cellen zijn gebruikt om de expressie van het papillomavirus E2 en apoptose te bestuderen.[29] HeLa-cellen zijn ook gebruikt om het vermogen van het hondenziektevirus om apoptose te induceren in kankercellijnen te bestuderen,[30] wat een belangrijke rol zou kunnen spelen bij de ontwikkeling van behandelingen voor tumorcellen die resistent zijn tegen bestraling en chemotherapie.[30]

HeLa-cellen hebben ook een belangrijke rol gespeeld bij de ontwikkeling van vaccins tegen het humaan papillomavirus (HPV). In de jaren tachtig ontdekte Harald zur Hausen dat de cellen van Lacks uit de oorspronkelijke biopsie HPV-18 bevatten, wat later de oorzaak bleek te zijn van de agressieve kanker waaraan ze was overleden. Zijn werk over het verband tussen HPV en baarmoederhalskanker leverde hem een Nobelprijs op en leidde tot de ontwikkeling van HPV-vaccins, waarvan wordt voorspeld dat ze het aantal sterfgevallen door baarmoederhalskanker met 70% zullen verminderen.[31]

In de loop der jaren zijn HeLa-cellen geïnfecteerd met verschillende soorten virussen, waaronder Hiv, zika, bof en herpesvirussen, om nieuwe vaccins en geneesmiddelen te testen en te ontwikkelen. Dr. Richard Axel ontdekte dat de toevoeging van het CD4-eiwit aan HeLa-cellen het mogelijk maakte om ze met hiv te infecteren, waardoor het virus bestudeerd kon worden.[32] In 1979 ontdekten wetenschappers dat het mazelenvirus voortdurend muteert wanneer het HeLa-cellen infecteert,[33] en in 2019 ontdekten ze dat het zikavirus zich niet kan vermenigvuldigen in HeLa-cellen.[34]

HeLa-cellen zijn gebruikt in een aantal kankeronderzoeken, waaronder onderzoeken naar geslachtssteroïdehormonen, zoals estradiol en andere oestrogenen, en oestrogeenreceptoren, samen met oestrogeenachtige verbindingen, zoals quercetine, dat kankerremmende eigenschappen heeft.[35] Er zijn ook onderzoeken gedaan naar de effecten van flavonoïden en antioxidanten in combinatie met estradiol op de proliferatie van kankercellen met HeLa-cellen.

In 2011 werden HeLa-cellen gebruikt in tests met nieuwe heptamethinekleurstoffen IR-808 en andere analogen, die momenteel worden onderzocht op hun unieke toepassingen in medische diagnostiek, de geïndividualiseerde behandeling van kankerpatiënten met behulp van fotodynamische therapie (PDT), co-toediening met andere geneesmiddelen en bestraling.[36][37] HeLa-cellen zijn gebruikt in onderzoek met fullerenen om apoptose te induceren als onderdeel van fotodynamische therapie, evenals in in vitro kankeronderzoek met behulp van cellijnen.[38] HeLa-cellen zijn ook gebruikt om kankermarkers in RNA te definiëren en om een op RNAi gebaseerd identificatiesysteem en interferentie van specifieke kankercellen op te zetten.[39]

In 2014 werd aangetoond dat HeLa-cellen een levensvatbare cellijn vormen voor tumorxenotransplantaten in C57BL/6 naakte muizen,[40] en werden vervolgens gebruikt om de in vivo effecten van fluoxetine en cisplatine op baarmoederhalskanker te onderzoeken.

De Hela-cellen werden getransformeerd tot tumorcellen door zowel een viraal eiwit (oncogen E6 of E7) dat het p53-tumorsuppressorgen inactiveert als een mutatie in het humaan leukocytenantigeen (HLA) van de supergenfamilie op chromosoom 6.

In 1965 creëerden Henry Harris en John Watkins de eerste mens-dierhybride door HeLa-cellen te fuseren met muizenembryocellen. Dit maakte vooruitgang mogelijk in het in kaart brengen van genen op specifieke chromosomen, wat uiteindelijk zou leiden tot het menselijkgenoomproject.[31]

Ruimtebiologie

[bewerken | brontekst bewerken]

In de jaren zestig werden HeLa-cellen meegestuurd met een van de eerste satellietmissies om de langetermijneffecten van ruimtevaart op levende cellen en weefsels te bepalen. Wetenschappers ontdekten dat HeLa-cellen sneller delen in gewichtloosheid.[41]

HeLa-cellen, gekleurd met antilichamen tegen actine (groen), intermediaire filamenten (rood) en DNA (blauw)

De HeLa-cellijn is ontwikkeld voor gebruik in kankeronderzoek. Deze cellen prolifereren abnormaal snel, zelfs in vergelijking met andere kankercellen. Net als veel andere kankercellen[42] hebben HeLa-cellen een actieve versie van telomerase tijdens de celdeling[43], die telomeren steeds opnieuw kopieert. Dit voorkomt de geleidelijke verkorting van telomeren die een rol speelt bij veroudering en uiteindelijk celdood. Op deze manier omzeilen de cellen de hayflicklimiet, het beperkte aantal celdelingen dat de meeste normale cellen kunnen ondergaan voordat ze biologisch verouderd zijn. Dit resulteert in onbeperkte celdeling en onsterfelijkheid.

Aantal chromosomen

[bewerken | brontekst bewerken]

Horizontale genoverdracht van humaan papillomavirus 18 (HPV18) naar menselijke baarmoederhalscellen creëerde het HeLa-genoom, dat op verschillende manieren verschilt van het genoom van Henrietta Lacks, waaronder het aantal chromosomen. HeLa-cellen zijn snel delende kankercellen en het aantal chromosomen varieert tijdens de kankervorming en celkweek. De huidige schatting (exclusief zeer kleine fragmenten) is een "hypertriploïd chromosoomgetal (3n+)", wat betekent 76 tot 80 chromosomen in totaal (in plaats van het normale diploïde aantal van 46) met 22-25 klonaal abnormale chromosomen, bekend als "HeLa-signatuurchromosomen".[44][45][46][47] De signatuurchromosomen kunnen afkomstig zijn van meerdere oorspronkelijke chromosomen, waardoor het lastig is om een totaal aantal te bepalen op basis van de oorspronkelijke nummering. Onderzoekers hebben ook opgemerkt hoe stabiel deze afwijkende karyotypes kunnen zijn.[44] Studies die spectrale karyotypering, fluorescentie-in-situhybridisatie (FISH) en conventionele cytogenetische technieken combineerden, hebben aangetoond dat de gedetecteerde chromosomale afwijkingen representatief kunnen zijn voor gevorderde baarmoederhalskanker en waarschijnlijk aanwezig waren in de primaire tumor, aangezien het HeLa-genoom stabiel is gebleven, zelfs na jarenlange continue kweek.[44]

Het volledige genoom van HeLa-cellen werd gesequenced en gepubliceerd op 11 maart 2013,[48][49] zonder medeweten van de familie Lacks.[50]