海拉细胞:被癌症诅咒,化作不死之躯,隐藏永生密码
上世纪50年代,美国妇科医生霍华德·琼斯从一个罹患癌症的妇女体内,取出了一些肿瘤细胞作为样本。
他本以为这些细胞会跟之前的一样,在培养液中慢慢消亡。
但此时没人知道,这些细胞不仅在成功在体外存活了下来,甚至在之后的70年中,疯狂分裂增殖。
其身影遍布全球个个生物医学实验室,加起来的总质量超过了5000万吨,并排排列的话,能够绕地球3圈。
而且人类在这些细胞中,还发现了“永生”的秘密。
今天我们就来聊聊这个故事。
时间回到1951年1月29日,一个黑人女性怀着忐忑的心情,慢慢走进了位于美国马里兰州巴尔的摩的霍普金斯医院,等待就诊。
她叫海瑞塔·拉克丝,今年29岁,是5个孩子的母亲。
大约3个月前,在生完第五个孩子后不久,她发现自己的身体似乎有些异样,总是莫名出血,还伴随着血尿。
她将这件事告诉了自己的闺蜜,闺蜜却认为这是生完孩子的后遗症,但海瑞塔没告诉她们的是,自己在怀第五个孩子之前,腹部就已经有了疼痛感。
由于当地诊所的医生检查不出什么所以然来,所以她选择驱车数小时,前往霍普金斯医院的妇科门诊就诊。
一方面,霍普金斯医院是当时美国最好的几个医院之一,另一方面,它也是周边唯一一个给黑人看病的医院。
在当时,种族隔离制度盛行,白人的住房、医疗、教育、就业和交通等设施都和黑人严格的区分开。
如果一个黑人出现在了白人的医院里,通常会遭到暴力驱赶,哪怕他们出门就死亡,也不会给任何救治。
即便在接收黑人的霍普金斯医院中,黑人和白人的病房也是完全分开的,而且黑人还有专门的饮水机。
很快,轮到海瑞塔就诊了,护士将她带到了诊室,给她治疗的是美国当时非常著名的妇科医生霍华德·琼斯。
根据海瑞塔的描述,琼斯医生在她宫颈附近发现了一个肿块,然后按照常规操作,取下了一点进行活检。
几天后,病理检测结果出来了,很不幸,她患上了宫颈鳞状细胞癌,也就是人们常说的——宫颈癌,而且还是侵润性的。
也就是说,癌细胞已经完全穿透了宫颈表面。
按照当时的治疗流程,琼斯医生对海瑞塔进行了手术,将一些放射性物质,放到了病灶处。
同时也像往常一样,从肿瘤上取下了一些样本组织。
命运就是这么奇妙,此时的琼斯医生还不知道,他亲手取下的细胞组织,将会对整个医学界乃至整个人类文明,产生怎样的影响。
手术完成后,样本被送到乔治·盖伊的实验室中。
乔治·盖伊是约翰霍普金斯大学的细胞生物学学家,一直致力于寻找和培养,能够人体外存活的细胞组织,以用于癌症的治疗。
拿到海瑞塔的细胞组织之后,他将其放到了一个装满培养液的试管中,并从海瑞塔的名字中各取了两个字母,在试管上写下了——HeLa。
盖伊以为它会跟之前的细胞一样,在培养液中逐渐死亡。但隔天,他发现试管底部出现了一圈像煎鸡蛋清一样、白色的东西。
这是细胞生长的迹象。
由于之前也遇到过能够在试管中“苟活”几天的细胞,所以他对此没有太过惊讶。
但接下来发生的事情,让盖伊察觉到,这次似乎有些不一样。
海瑞塔的细胞生长增殖的速度极快,第二天就已经填满了整个试管。
他试着将试管中的内容一分为二,放到两个试管中,但在不到24小时的时间里,这两个试管也满了。
他又将细胞分为4份、6份、8份,结果震惊的发现,不论提供多少空间,海瑞塔的细胞总能迅速将它们填满。
盖伊以为这是细胞死亡前的某种“狂欢”,但很快,他发现自己错了。
因为海瑞塔的细胞一直以一种没有见过的势头持续生长,每隔23小时左右,数量就会增加一倍,这比健康细胞的生长速度快了20多倍。
而且健康细胞没几天就全部死亡,可海瑞塔的细胞就好像能无止境的生长一样。
这个发现让盖伊欣喜若狂,他相信,自己找到了能够打开治愈癌症大门的钥匙。
接着,他从这些细胞样本中,分离出了一个特定的细胞,对其进行繁殖,构建了一个细胞系。
也就是,可以长期连续传代的培养细胞。
这是人类第一次创造出“永生”的人类细胞系,而它就是后来大名鼎鼎的——海拉细胞。
1951年4月10日,盖伊参加了巴尔的摩电视台特别录制的节目,专门介绍他的发现,并承诺,会将海拉细胞免费寄给所有将它用于癌症研究的科学家。
就这样,海拉细胞被陆续送往全球各地,以至于现在几乎所有的生物实验室中,都能看到海拉细胞的身影。
而就在海拉细胞被看做“医学曙光”送往全球各地时,它的提供者——海瑞塔,正躺在医院中奄奄一息。
此时的海瑞塔已经被病痛折磨的不成人形,身体表面布满了放疗灼烧产生的黑色创面。
身体内部充斥着和石头一样坚硬的肿瘤。
哪怕医生给她注射了最大剂量的止痛药,依旧没有办法给她片刻安宁。
1951年10月4日,年仅31岁的海瑞塔停止了心跳。
海瑞塔虽然去世了,但关于她的争议却还未开始,因为她和她的家人们根本不知道,自己的细胞竟然被“窃取”了,更不知道,它会创造出那么大的价值。
一切进行的是那么的悄无生息。
直到海瑞塔去世20年后,她的家人们才在一次偶然中,知道了一切。
愤怒的家人们将相关机构告上了法,这才有了后来医疗机构对患者知情、同意以及隐私权的重视。
当然,这就是另外一个故事了,我们以后再说。
海拉细胞为什么能永生?
人是由细胞构成的,细胞内最重要的就是细胞核,细胞核中包含着人体遗传的关键物质——染色体。
而承载着各种基因的DNA分子,就像一根长长的绳子,按照一定的规则扭曲成染色体。
所以在细胞分裂中,DNA的复制可以说至关重要的。
或许正是仗着这种重要性,DNA在复制过程中有些恃宠而骄,总是三心二意精神不集中,这就导致复制会出现偏差。
当细胞不断分裂,错误的可能性就会不断累加,这时候很容易让DNA的心态发生变化,也就是我们所说的DNA突变。
虽然大部分DNA突变都不会影响细胞功能,但这却可能会让DNA释放出内心的邪恶,慢慢地将细胞从一只温顺的绵羊,变成一只不受控制的饿狼,这个过程叫做“癌变”。
因此,为了减少羊变成狼的概率,细胞演化出了一些内置的机制,以限制它们分裂的次数。
一旦达到了次数上限,细胞就会自我凋零。
通常情况下,这个上限约56次,被称为“海夫利克极限”。
那么,是什么导致“海夫利克极限”的存在呢?其实是一段位于染色体两端、非常特殊的DNA——端粒。
它就像是一根鞋带两端的金属头。
细胞每分裂一次,端粒就会变短一点,就像一只蜡笔一样,每一次使用,它都会变短一些。
算上“海夫力克极限”,这只人体蜡笔大约在使用56次后,就会消耗殆尽,
这样,细胞就会因无法分裂而死亡,这也就是人为什么会衰老和死亡的根本原因,所以端粒还有一个非常贴切的名字——生命时钟。
那么,如果想办法让这个时钟走得慢一点,减少端粒的磨损速度,是不是就能够延缓衰老了呢?
这里就需要提到一种和端粒相爱相杀的物质——端粒酶。
“酶”是生物体内的催化剂,端粒酶就是细胞中负责端粒延长的一种催化剂。
它通过在染色体末端,添加重复的DNA序列,来维持整个基因组的完整性。
简单的说,端粒酶能够填补DNA在复制过程中损失的端粒,让端粒保持在一个健康的长度。
还是蜡笔的例子,端粒酶就相当于一种修复剂,可以一次次修复蜡笔的损耗,让蜡笔能够一直用下去。
在人体内,端粒酶只存在于生殖细胞、造血细胞以及干细胞,这些从生命诞生到死亡,必须不断复制的细胞中。
但即便是在这些细胞中,能够检测到的活性端粒酶含量也很少,真正具有大量端粒酶的细胞只有一种——癌细胞。
它可以让癌细胞突破“海夫利克极限”,呈现出无限复制和分裂的特性。
作为一种癌细胞,海拉细胞内同样具有大量的端粒酶,所以能够一直保持端粒长度,这也就是它“永生”的秘密。
那么到这里可能有人要问了,既然癌细胞都具有这样的特性,为什么没出现第二个海拉细胞呢?
这就是我们下面要说的——海拉细胞为什么如此重要。
在海拉细胞出现之前,整个细胞学研究一片混乱,因为每个人使用的细胞培养液和培养方法都不一样,这样很难重复别人的实验。最终导致很多研究成果,大家互不承认。
甚至就连自己做个实验,想要一模一样的再重复一遍,几乎也是不可能的事情。
而海拉细胞出现之后,它变成了细胞科学的一种标准,只要使用海拉细胞进行实验,结果就可以直接进行横向比较,数据可以很方便的在不同实验中使用。
海拉细胞的地位,就如同细胞研究的国际度量衡标准。
就像一提到距离,世界各国的人都可以用“米”来表示。标准体育场一圈四百米,大家都知道有多长。
除了标准化以外,海拉细胞还促成了很多堪称革命性的医学发现,比如小儿麻痹症疫苗。
1951年,也就是海拉细胞出现的同一年,世界上出现了有史以来最严重的小儿麻痹症爆发,各地学校纷纷停课,全民迫切渴望疫苗的出现。
1952年2月,美国病毒学家乔纳斯·索尔克(Jonas Edward Salk)宣布,他已经研制出了世界上第一支小儿麻痹疫苗。
不过,这时还没有办法给孩子们使用,因为必须先进行大规模的实验,证明它确实安全有效。
可实验的前提是,必须得到大量的体外培养细胞。
理论上,猴子的细胞可以进行测试,但考虑到疫苗会杀死细胞,因此对于整个实验来说过于昂贵。
那么,什么细胞既容易被病毒感染,又能大量繁殖,培养起来还很便捷呢?此时索尔克看到了海拉细胞。
就这样,为了测试疫苗,海拉细胞在细胞培养工厂中进行了大规模生产,世界上第一家大规模细胞工厂——塔斯基吉研究所建立了起来。
在35名科学家和技术员的努力下,工厂每周能够生产2万管海拉细胞,也就是6万亿个细胞。
这为人类打败小儿麻痹症立下大功。
除了小儿麻痹症,像HPV疫苗、唐氏综合征等遗传病的筛查、细胞克隆、试管受精等等等,都离不开海拉细胞的帮助。
可以说,海拉细胞为人类打开了多个尖端领域的大门。
此外,在核爆炸现场、太空航天器中,也能找到海拉细胞的身影,它代替人体,测试了极端环境下的生存状况。
根据不完全统计,截至目前,和海拉细胞有关的论文已经多达65000份,并且还以每月300篇左右的速度增长着。
和海拉细胞有关的专利技术多达一万一千多个、有5个基于海拉细胞的研究,获得了诺贝尔医学奖。
事实上,现在有很多科学家都认为,海拉细胞中可能隐藏着通往永生之门的钥匙,试图通过海拉细胞,破解人类的永生密码。
但由于这其中涉及到一系列的伦理问题,再加上前景不是那么明朗,所以很少有媒体对这个方向进行报道。
“永生”是人类一直以来的夙愿,从彭祖到陈俊,从生命之泉到长生不老药,无不诉说着这种渴望。
海拉细胞是癌细胞,代表着死亡,正是它们夺去了海瑞塔的生命。
但从另一种角度来看,海瑞塔凭借着海拉细胞,又获得了另类的“永生”,因为每一个细胞内,都有她的DNA。
这是多么奇妙的一件事情,生与死、永恒和瞬间、个体和整体,就这么完美的交织在了一起,给人留下无限遐想……
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