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Henrietta Lacks‘ Erbe: Ihre Zellen halfen bei Entschlüsselung des Coronavirus

HeLa-Zellen - SNA, 1920, 08.02.2021
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Die Entwicklung des Impfstoffes gegen Poliomyelitis, die Entdeckung der Verbindung zwischen Krebs und humanem Papillomvirus, die Entdeckung der Wirkweise des SARS-CoV-2-Eindringens in die Zelle – all das hat die Menschheit der Kultur der HeLa-Zellen zu verdanken, die in Laboren weltweit im großen Stil eingesetzt wird.
Diese „Zelllinie“ fand ihren Anfang vor genau 70 Jahren, als in den USA einer krebskranken Frau entsprechende Zellen entnommen wurden.

Der Name blieb zunächst unbekannt

Im Februar 1951 wandte sich eine junge Frau namens Henrietta Lacks an das Johns Hopkins Hospital im US-amerikanischen Baltimore Sie war über unregelmäßige Unterleibsblutungen besorgt. Der Arzt entdeckte bei ihr eine 23 Zentimeter große Geschwulst am Gebärmutterhals – eine so große Geschwulst hatte er noch nie gesehen. Die Biopsie ergab, dass es sich um ein Zervixkarzinom handelte.
Der Leiter des Labors für Gewebezellen-Forschungen, George Gey, hatte schon seit langem nach einer passenden Patientin gesucht, an der er Krebsmedikamente testen könnte. Bei einem weiteren Besuch Henrietta Lacks‘ entnahm er ihr die Zellproben, ohne sie darüber zu informieren, was damals ziemlich typisch war.
Gey vermehrte die Geschwulstzellen und sah, dass die Kolonie lebte und sich weiter fortpflanzte. Der Forscher sonderte eine Zelle aus, mit der die erste Linie begann, die im Labor ständig wachsen und als Modell für verschiedene Experimente dienen könnte. Die Zelllinie bekam den Namen HeLa – das waren die Anfangsbuchstaben des Vor- und Nachnamens Henrietta Lacks‘.
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Die Ironie des Schicksals war, dass die 31-jährige Henrietta Lacks am 4. Oktober 1951, und zwar genau an dem Tag starb, an dem George Gey die HeLa-Zelllinie im Fernsehen zeigte. Sie hinterließ ihren Mann und fünf Kinder. Sie lebten in Turner (Bundesstaat Virginia), wo Henrietta auf den Tabakfeldern gearbeitet hatte. Aber Henriettas Zellen leben immer noch. Sie sind sehr anspruchslos und resistent, überstehen leicht längeren Frost und lassen sich gut konservieren. Heutzutage werden sie in Tausenden Laboren weltweit kultiviert.
Warum die HeLa-Zellen anomal sind, wurde erst viel später klar: 1961 zeigte der US-amerikanische Forscher Leonard Hayflick, dass gewöhnliche gesunde menschliche Zellen unter Laborbedingungen etwa nach 50 Teilungen altern und dann sterben. Die Zahl der Teilungen hängt von der Länge der Chromosomenenden (Telomere) ab: Je älter der Organismus ist, desto kürzer sind sie. Die Beschränkung um die Teilungszahl bekam den Namen „Hayflick-Limit“. Für übliche Zellen auf künstlichem Nährboden ist es immer noch unmöglich, dieses Limit zu überwinden. Krebszellen aber kennen dieses Limit gar nicht.

Kontroversen um HeLa-Zellen

Etwa zehn Jahre nach der Entdeckung der HeLa-Zelllinie stellte sich heraus, dass die Zellen auch andere Kolonien anstecken können, indem sie sich durch die Luft oder beispielsweise auf schmutzigen Händen verbreiten. Damals gab es noch keine strengen Reinheitsgebote, und das führte zu zahlreichen Fehlern bei Experimenten.
In den 1970er Jahren entstanden auch etliche Fragen an ihre genetische Reinheit. Die Forscher mussten die Mitglieder der Familie Lacks finden und ihnen Proben entnehmen, um die „Chromosomenkarte“ zu erstellen. Die Verwandten konnten nicht glauben, dass Henriettas Krebszellen immer noch lebten, und waren empört, dass ihr die Proben ohne ihre Zustimmung entnommen worden waren.
1976 wurde im „Rolling Stone“-Magazin Henrietta Lacks‘ Geschichte veröffentlicht. Damals erfuhr die Öffentlichkeit den Namen der Person, deren Zellen zu den ersten in der unsterblichen HeLa-Linie geworden waren. Das löste ein ethisches Dilemma aus, besonders angesichts der Tatsache, dass Lacks Afroamerikanerin gewesen war.
Die ethische Frage erschütterte die Welt der Wissenschaft erneut im Jahr 2010, als das Buch der US-Journalistin Rebecca „Die Unsterblichkeit der Henrietta Lacks“ („The Immortal Life of Henrietta Lacks“) erschien, in dem sie die ganze Geschichte aus der Sicht der Familie Lacks erzählte.
2013 gelang es den Forschern, das Genom der Kyoto-Version der HeLa-Linie für das Projekt ENCODE zu entziffern. Statt 46 Chromosomen (wie in üblichen Zellen) wurden dort überflüssige Kopien entdeckt: insgesamt 76 bis 80 Chromosomen, die überwiegend stark verändert waren. Viele Gene darin waren ebenfalls öfter „gedoubelt“ (bis zu fünf oder sechs Mal). Ob das auch in der ersten Probe so gewesen war, ist jetzt schwer bis unmöglich zu sagen. Aber das könnte eben die Ursache der sehr bösartigen Krebsgeschwulst bei Henrietta Lacks gewesen sein.
Zur selben Zeit riefen die Autoren ihre Artikel zum Thema Entzifferung des HeLa-Genoms zurück – aus Respekt für private Informationen zu Henrietta Lacks. Die amerikanischen Gesundheitsforschungsinstitute einigten sich darauf, dass das Genom in einer speziellen Datenbank aufbewahrt werden sollte, und zwar unter Kontrolle einer speziellen Arbeitsgruppe, an der sich unter anderem Verwandte Henrietta Lacks‘ beteiligen. Um die besagten Zellen zu nutzen, müssen die Forscher die Bedingungen der Familie Lacks akzeptieren und zudem Henriettas Namen in ihren wissenschaftlichen Beiträgen erwähnen.

Immer neue Entdeckungen

Die HeLa-Zelllinie hat es ermöglicht, diverse Forschungen zu standardisieren und die Ergebnisse verschiedener Experimente miteinander zu vergleichen. Und neue Entdeckungen ließen nicht lange auf sich warten.
1953 stellte sich heraus, dass HeLa-Zellen mit drei Poliomyelitis-Viren leicht angesteckt werden können. Dadurch konnte ein inaktivierter Impfstoff entwickelt werden: Der amerikanische Virologe Jonas Salk testete das Vakzin ausgerechnet an den HeLa-Zellen. Später wurde der Impfstoff weltweit eingesetzt.
In den 1960er Jahren wurden HeLa-Zellen bei Forschungen an Bord von sowjetischen Weltraum-Apparaten eingesetzt. In den frühen 2000ern wurden sie zur Raumstation „Mir“ geschickt, um die Wahrscheinlichkeit der Beschädigung des Genoms durch die kosmische Strahlung zu erforschen.
1984 entdeckten deutsche Forscher in mehreren Krebszelllinien, auch in der HeLa-Linie, das humane Papillomvirus (HPV18). Sie vermuteten, dass die Zellen gerade wegen dieser Infektion abartig geworden sein könnten. Für den Beweis dieser Hypothese wurde der Leiter der Forschungsgruppe, Harald zur Hausen, 2008 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet. Jetzt ist bekannt, dass dieses Virus für die meisten Fälle des Gebärmutterhalskrebses verantwortlich ist.
Nach dem Ausbruch der Covid-19-Epidemie wollten die Forscher herausfinden, wie das Coronavirus in Zellen eindringt, indem es den Membranschutz „anlügt“. Zu diesem Zweck wurden verschiedene Zelllinien verwendet – auch die HeLa-Linie. Es war bekannt, dass SARS-CoV, der „ältere Bruder“ von SARS-CoV-2, sich am ACE2-Rezeptor der Membran befestigt und darin eindringt. Die Wissenschaftler vermuteten, dass dieser Mechanismus auch bei dem neuen Coronavirus funktionieren könnte. Allerdings stellte sich heraus, dass SARS-CoV-2 HeLa-Zellen „schlecht“ ansteckt, weil es zu wenig Rezeptor synthetisiert. Dann veränderten chinesische Forscher das Genom so, dass die Zellen auf der Oberfläche vollwertiges ACE2-Protein aussonderten, so dass das Virus durchdringen kann. Auf diese Weise haben die Wissenschaftler bewiesen, dass dies eben die „Eingangstür“ für die Infektion ist. Jetzt dient die HeLa-Zelllinie für Tests von Impfstoffen, die gegen Covid-19 eingesetzt werden dürften, für Untersuchungen des Spike-Proteins, dank dem das Coronavirus sich an der Membran befestigt, für Analysen von RNA-Genomen verschiedener Coronaviren in menschlichen Zellen. HeLa-Zellen kommen auch bei etlichen anderen Forschungen zum Einsatz.
Laut verschiedenen Schätzungen haben die Forscher seit der Entdeckung der HeLa-Zellen mehr als 50 Millionen Tonnen Zellen gezüchtet und mehr als 70.000 wissenschaftliche Artikel veröffentlicht. 2017 nannte der US-amerikanische Künstler Kadir Nelson Henrietta Lacks „die Mutter der modernen Medizin“.
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