Секвенирован геном HeLa – самой популярной в науке клеточной культуры

Немецкие исследователи сообщили о секвенировании генома культуры клеток HeLa, полученной из опухоли шейки матки после смерти пациентки Хенриетты Лакс (Henrietta Lacks). Расшифровка генома самой известной в научном мире культуры клеток человека вызвала переполох: геном HeLa полон ошибок, что ставит под сомнение возможность дальнейшего использования этой культуры.

Хенриетта Лакс, чья опухоль дала начало клеткам HeLa (фото: OBSTETRICS & GYNAECOLOGY/SCIENCE PHOTO LIBRARY)

Полученная после смерти Лакс в 1951 г., культура клеток HeLa стала первой культурой клеток человека, хорошо культивируемой в лаборатории. Эти клетки внесли вклад в более чем 60 тыс. научных статей, разработку полиомиелитной вакцины в 1950-е гг и, совсем недавно, в международный проект по характеристике генома ENCODE.

Предыдущие исследования показали, что клетки HeLa, как и многие другие опухолевые культуры, содержат аномальные геномы с множеством мутаций и дополнительными копиями большинства хромосом. Для получения более точной картины геномных аномалий команда исследователей под руководством Ларса Штайнметца (Lars Steinmetz), генетика Европейской Лаборатории Молекулярной Биологии (European Molecular Biology Laboratory) в Хайдельберге (Германия), секвенировала популярную версию Kyoto этой клеточной линии и сравнила полученные данные с референсным геномом человека. Результаты опубликованы в журнале G3 (Genes, Genomes, Genetics) [1].

Команда Штайнметца подтвердила, что клетки HeLa содержат по одной лишней копии большинства хромосом и до пяти копий некоторых других хромосом. Многие гены также были амплифицированы: у некоторых из них имелось 4-5 копий вместо обычных двух. Более того, крупные фрагменты 11 хромосомы и нескольких других хромосом оказались перемешаны подобно колоде карт, что коренным образом изменило организацию генов.

Не имея последовательности генома здоровых клеток Лакс или ее исходных опухолевых клеток, сейчас сложно проследить происхождение изменений. Однако Штайнметц отмечает, что другие опухоли шейки матки также характеризуются крупными перестройками на 11 хромосоме, поэтому изменения клеток HeLa могут быть связаны с опухолью Лакс.

Возможности использования

Будучи размноженной в лабораториях по всему миру за более чем 60 лет, клетки HeLa накопили ошибки, не присутствующие в ДНК исходной опухоли. Более того, не все клетки HeLa идентичны и, по словам Штайнметца, было бы интересно составить схему эволюции клеточной линии.

Каким бы ни было происхождение ошибок, генетические изменения ставят под сомнение широкое использование этой клеточной культуры в качестве модельного объекта клеточной биологии. К примеру, команда Штайнметца установила, что, в связи с дупликациями, приблизительно для 2 тыс. генов в клетках культуры отмечена повышенная экспрессия, по сравнению с нормальными тканями. По мнению Штайнметца, другие линии клеток, такие как индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (иПСК), которые можно получить из клеток кожи пациента, обеспечивают более точный взгляд на биологию человека.

Мэтью Гарнетт (Mathew Garnett), онкобиолог из Wellcome Trust Sanger Institute (Великобритания), считает, что клетки HeLa могут оказаться полезными для изучения различных аспектов биологии рака шейки матки, в том числе, устойчивости к онкотерапевтическим препаратам. В последние годы секвенированы геномы множества опухолей шейки матки, поэтому существует возможность их сравнения с геномом клеток HeLa.

Штайнметц обращает внимание, что тысячи исследовательских работ, проведенных на клетках HeLа, означают, что лаборатории будут продолжать хранить клетки, даже если они и не являются идеальным модельным объектом биологии человека.

Клетки HeLa внесли вклад в тысячи научных статей, но секвенирование показало, что их геном полон ошибок. (фото: THOMAS DEERINCK, NCMIR/SCIENCE PHOTO LIBRARY)

По материалам NatureNews

Оригинальная статья: Nature doi:10.1038/nature.2013.12609

Литература:
1. Landry, J. et al. G3 http://dx.doi.org/10.1534/g3.113.005777 (2013).