ヒーラ

HeLa（/ ˈ h iː l ɑː / ）は、科学研究で使用される不死化細胞株です。これは最も古いヒト細胞株であり、最も一般的に使用されているものの1つです。^{[1] [2]} HeLa細胞は耐久性があり、増殖性が高いため、科学研究に幅広く応用できます。^{[3] [4]}この細胞株は、1951年2月8日に採取された子宮頸がん細胞に由来しており、^{[5]この細胞株は、31歳のアフリカ系アメリカ人で5人の子供の母親である}ヘンリエッタ・ラックスにちなんで名付けられました。ラックスは1951年10月4日にがんで亡くなりました。^[6]

ラックスさんの子宮頸がんの細胞は彼女に知らせずに採取されたが、これは当時の米国では一般的な慣行だった。^[7] 細胞生物学者の ジョージ・オットー・ゲイは、それらの細胞を生かしておくことができることを発見し、 ^[8]細胞株を開発した。それまで、他のヒト細胞から培養された細胞は数日しか生きられなかったが、ラックスさんの腫瘍から採取された細胞は違った挙動を示した。

1951年、ヘンリエッタ・ラックスは不正性膣出血の症状でジョンズ・ホプキンス病院に入院し、その後子宮頸がんの治療を受けた。 ^[9]彼女の最初の治療はローレンス・ウォートン・ジュニアによって行われ、彼は当時彼女の同意なしに子宮頸部から組織サンプルを採取していた。 ^[10]彼女の子宮頸部生検から組織サンプルが提供され、組織培養研究所の所長であるジョージ・オットー・ゲイによる臨床評価と研究に使用された。ゲイの研究室助手メアリー・クビチェクはローラーチューブ法を使用して細胞を培養した。^[9]細胞は以前の標本が死滅したのとは異なり、20～24時間ごとに倍増し、旺盛に成長することが観察された。^[11]

細胞は、ラックスさんが1951年に癌で亡くなる直前に、ゲイさんによって増殖された。これは、試験管内で成功した最初のヒト細胞株であり、将来の医学研究に多大な利益をもたらす科学的成果であった。ゲイさんは、科学の利益のためだけに、これらの細胞と、研究室で開発した道具やプロセスを、希望する科学者に自由に提供した。ラックスさんも彼女の家族も、細胞を採取する許可を与えなかった。^[12]細胞は後に商品化されたが、元の形で特許を取得することはなかった。当時は、廃棄された材料や手術、診断、治療中に得られた材料は医師や医療機関の所有物であったため、患者やその親族にそのような事柄を知らせる義務はなかった。^[13]

ゲイの研究室助手にとって慣例だったように、培養物はヘンリエッタ・ラックスのファーストネームとラストネームの最初の2文字、He + Laにちなんで名付けられました。^{[9] 1973年に}ネイチャー誌に掲載された質問で彼女の本名が判明するまで、「HeLa」細胞株は誤って「ヘレン・レーン」または「ヘレン・ラーソン」のものとされていました。^{[4] [14]}この曖昧さの起源は不明です。^[15]

1973年、HeLa細胞による汚染が深刻な問題として取り上げられたとき、ジョンズ・ホプキンス大学の医師がラックス家に連絡を取り、汚染細胞株の特定に役立つDNAサンプルを求めた。家族は訪問の目的を決して理解しなかったが、研究者が語ったことを理解したことで心を痛めた。^{[14] [16]}これらの細胞は、ラックスが癌と診断した際に子宮頸部の目に見える病変から採取した生検から派生したものであるため、癌細胞として扱われた。^[17]

HeLa細胞は、他の細胞株と同様に、基本的な細胞生存条件が満たされている限り（適切な環境で維持され、持続している）、実験室の細胞培養プレートで無制限に分裂できるため、「不死」と呼ばれています。HeLa細胞は細胞培養で分裂中に変異するため、多くの株がありますが、すべてのHeLa細胞は、ラックスから除去された同じ腫瘍細胞から派生したものです。細胞培養で増殖したHeLa細胞の総数は、ヘンリエッタ・ラックスの体内にあった細胞の総数をはるかに上回っています。^[18]

ラックスさんのケースは、20世紀の医療におけるインフォームドコンセントの欠如を示す多くの例の1つです。組織提供者と医師の間のコミュニケーションは事実上存在せず、細胞は患者の同意なしに採取され、患者は細胞が何に使われるのか知らされませんでした。ラックスさんが治療を受け、組織を採取したジョンズ・ホプキンス病院は、ボルチモア地域でアフリカ系アメリカ人の患者が無料で治療を受けられる唯一の病院でした。病院のこの隔離された一派から無料で治療を受けた患者は、知らないうちに研究対象になることがよくありました。^[19]ラックスさんの家族も彼女の患者のファイルにアクセスできず、誰がHeLa細胞を受け取るか、それが何に使われるかについて発言権がありませんでした。さらに、HeLa細胞が科学界全体で普及し、より頻繁に使用されるようになると、ラックスさんの親族は金銭的な利益を受けられず、医療へのアクセスが制限されたまま生活し続けました。^{[20] [14]}

研究のために採取された組織サンプルの所有権は誰にあるかという問題は、1990年にカリフォルニア州最高裁判所で行われたムーア対カリフォルニア大学理事会の訴訟で取り上げられた。裁判所は、個人が廃棄した組織や細胞は個人の所有物ではなく、商業化できるとの判決を下した。^[21]

ラックスさんの事件は、1991年の共通ルールの制定に影響を与えた。共通ルールは、医師が患者の事件の詳細を研究に使用する予定がある場合には患者に通知し、詳細を開示するかどうかの選択肢を与えることを保証することで、インフォームドコンセントを強制する。提供者の名前に関連付けられた組織もこのルールの下で厳しく規制されており、サンプルは提供者のイニシャルではなくコード番号で命名されている。^[21]患者のプライバシーの問題をさらに解決するために、ジョンズホプキンスは、ヘンリエッタ・ラックスのゲノムに誰がアクセスできるかを決定するために、NIHおよびラックスの家族数名と合同委員会を設立した。^[22]

2021年、ヘンリエッタ・ラックスの遺産相続人は、サーモフィッシャーサイエンティフィックによるHeLa細胞の無許可で広く知られている販売に対する過去および将来の支払いを求めて訴訟を起こした。^[23]ラックス氏の家族は、HeLa細胞を使用して利益を得た100社以上の製薬会社に補償を求めるために弁護士を雇った。^[24]サーモフィッシャーサイエンティフィックとの訴訟の和解は2023年8月に発表されたが、条件は非公開。^{[25]その後、ラックス氏一家は次に}ウルトラジェニクス社を訴えると発表した。^[26]

HeLa細胞は、1953年にコロラド大学デンバー校のセオドア・パックとフィリップ・I・マーカスによってクローン化に成功した最初のヒト細胞でした。^[27]それ以来、HeLa細胞は「がん、エイズ、放射線や毒性物質の影響、遺伝子マッピング、その他数え切れ​​ないほどの科学的研究に継続的に使用されてきました。」^{[28]作家の}レベッカ・スクルートによると、2009年までに「HeLa [細胞] に関する研究に関する科学論文が6万件以上発表され、その数は毎月300件以上のペースで着実に増加していました。」^[21]

HeLa細胞は、1950年代にジョナス・ソーク博士によって最初のポリオワクチンの試験に使用されました。ポリオウイルスに感染しやすく、感染した細胞を死滅させることが観察されました。^[5]そのため、結果が簡単に得られるため、ポリオワクチンの試験にはHeLa細胞が非常に適していました。ソーク博士のポリオワクチンの試験には大量のHeLa細胞が必要だったため、国立小児麻痺財団（NFIP）はHeLa細胞を大量生産できる施設を探しました。^[29] 1953年の春、ソーク博士や他の研究室にHeLa細胞を供給するために、タスキーギ大学に細胞培養工場が設立されました。 ^[30] 1年も経たないうちに、ソーク博士のワクチンはヒトでの試験の準備が整いました。^[31]

HeLa細胞は、パルボウイルスがヒト、イヌ、ネコの細胞に感染する仕組みを試験するために使われてきた。^{[32]これらの細胞は、}オロポーチウイルス（OROV）などのウイルスの研究にも使われている。OROVは培養細胞を破壊し、細胞は感染後すぐに変性し始め、ウイルスによるアポトーシス誘導を引き起こす。^{[33] HeLa細胞は、}パピローマウイルスE2の発現とアポトーシスの研究に使われている。 ^{[34] HeLa細胞は、}犬ジステンパーウイルスが癌細胞株にアポトーシスを誘導する能力の研究にも使われており、^[35]これは、放射線や化学療法に耐性のある腫瘍細胞の治療法開発に重要な役割を果たす可能性がある。^[35]

HeLa細胞はヒトパピローマウイルス（HPV）ワクチンの開発にも役立っています。1980年代、ハラルド・ツア・ハウゼンは、ラックスさんの元の生検細胞にHPV-18が含まれていることを発見しました。これが後に彼女を死に至らしめた悪性癌の原因であることが判明しました。HPVと子宮頸癌を関連付けた彼の研究はノーベル賞を受賞し、子宮頸癌による死亡者数を70％減らすと予測されているHPVワクチンの開発につながりました。^[36]

長年にわたり、HeLa細胞はHIV、ジカウイルス、おたふく風邪、ヘルペスウイルスなど、さまざまな種類のウイルスに感染し、新しいワクチンや薬の試験や開発が行われてきました。リチャード・アクセル博士は、CD4タンパク質をHeLa細胞に加えるとHIVに感染できるようになり、ウイルスの研究が可能になることを発見しました。^[37] 1979年、科学者たちは麻疹ウイルスがHeLa細胞に感染すると絶えず変異することを発見し、^[38] 2019年にはジカウイルスがHeLa細胞内で増殖できないことを発見しました。^[39]

HeLa細胞は、エストラジオールやエストロゲンなどの性ステロイドホルモン、エストロゲン受容体、および癌を減らす性質を持つケルセチンなどのエストロゲン様化合物を含む、多くの癌研究に使用されています。 ^[40] HeLa細胞では、フラボノイドや抗酸化物質とエストラジオールの癌細胞の増殖への影響に関する研究も行われています。

2011年、HeLa細胞は、新しいヘプタメチン染料IR-808と他の類似体の試験に使用されました。これらは現在、医療診断、PDTの助けを借りた癌患者の個別治療、他の薬物との併用、および放射線照射における独自の用途が研究されています。^{[41] [42]} HeLa細胞は、光力学療法の一環としてアポトーシスを誘導するためのフラーレンを含む研究や、細胞株を使用したin vitro癌研究に使用されています。^[43] HeLa細胞は、RNAの癌マーカーを定義するためにも使用されており、RNAiベースの識別システムと特定の癌細胞の干渉を確立するために使用されています。^[44]

2014年に、HeLa細胞はC57BL/6ヌードマウスの腫瘍異種移植に使用できる細胞株であることが示され、^{[45]その後、子宮頸癌に対する}フルオキセチンとシスプラチンの生体内効果を調べるために使用されました。

1953年、HeLa細胞を間違った液体と混ぜるという実験室でのミスにより、研究者は初めて、研究していたHeLa細胞の各染色体をはっきりと観察し、数えることができました。この偶然の発見により、科学者のジョー・ヒン・チオとアルバート・レヴァンは、染色体を染色して数えるためのより優れた技術を開発しました。^{[36]彼らは、人間の染色体の数が、それまで信じられていた24対ではなく23対であることを初めて示しました。これは、}ダウン症候群など、染色体の数に関係する発達障害の研究にとって重要でした。

1965年、ヘンリー・ハリスとジョン・ワトキンスはHeLa細胞とマウスの胚細胞を融合させて、最初のヒト動物ハイブリッドを作り出した。これにより、遺伝子を特定の染色体にマッピングする技術が進歩し、最終的にはヒトゲノムプロジェクトにつながった。^[36]

1960年代、HeLa細胞はソ連の衛星スプートニク6号と有人宇宙ミッションに搭載され、宇宙旅行が生体細胞や組織に及ぼす長期的な影響を調べるために使われた。科学者たちはHeLa細胞が無重力状態ではより速く分裂することを発見した。^[46]

HeLa細胞株は癌研究用に作られた。この細胞は他の癌細胞と比べても異常に速く増殖する。他の多くの癌細胞と同様に^[47] 、HeLa細胞は細胞分裂中に活性型のテロメラーゼを持ち^[48] 、テロメアを何度も複製する。これにより、老化や最終的な細胞死に関係するテロメアの段階的な短縮が防止される。このようにして、細胞はヘイフリック限界を回避している。ヘイフリック限界とは、ほとんどの正常細胞が老化する前に受けることができる細胞分裂の回数の制限である。これにより無制限の細胞分裂と不死がもたらされる。

ヒトパピローマウイルス 18（HPV18）からヒト子宮頸部細胞への水平遺伝子伝播によりHeLaゲノムが作成されたが、これは染色体数など、ヘンリエッタ・ラックスのゲノムとはさまざまな点で異なっている。HeLa細胞は急速に分裂する癌細胞であり、染色体数は癌の形成と細胞培養中に変化する。現在の推定値（非常に小さな断片を除く）は「超三倍体染色体数（3n+）」であり、これは合計76〜80本の染色体（通常の二倍体数は46本）と、22〜25本のクローン異常染色体（「HeLaシグネチャー染色体」と呼ばれる）を意味する。^{[49] [50] [51] [52]シグネチャー染色体は複数の元の染色体から派生する可能性があるため、元の番号に基づいて要約数を数えることは困難である。研究者らは、これらの異常な}核型がいかに安定しているかについても指摘している。 ^[49]スペクトル核型分析、FISH、従来の細胞遺伝学的手法を組み合わせた研究では、検出された染色体異常は進行した子宮頸癌の代表的なものであり、HeLaゲノムは長年の培養後も安定していることから、原発腫瘍に存在していた可能性が高いことが示されています。^[49]

HeLa細胞の完全なゲノムは2013年3月11日に解読され、^{[53] [54]}ラックス家の許可なく公開された。^[55]家族から懸念が表明されたため、著者らは自主的に配列データへのアクセスを差し控えた。^[55] ジェイ・シェンデュアはワシントン大学でHeLa細胞の配列決定プロジェクトを主導し、2013年3月に出版が承認された論文を作成したが、ラックス家のプライバシーに関する懸念に対処するため、その論文も保留された。^[56] 2013年8月7日、NIHのフランシス・コリンズ所長はラックス家との3回の会合の後に合意に達したことに基づき、細胞株ゲノムへの制御されたアクセスの方針を発表した。^[57]データアクセス委員会は、研究が医学研究のためであり、ユーザーがHeLaゲノムデータ使用契約の条項に従うという基準の下で、ゲノム配列へのアクセスを求める研究者の要請を審査する。この契約には、NIHの資金援助を受けたすべての研究者が、将来の共有のためにデータを単一のデータベースに保存することが含まれる。委員会は、医学、科学、生命倫理の各分野の代表者と、ラックス家のメンバー2人を含む6人のメンバーで構成される。^[57]インタビューで、コリンズは、ラックス家が自分たちに押し付けられた状況に参加する意欲を称賛した。コリンズは、彼らとの経験全体が「強力」であり、「科学、科学史、倫理的懸念」をユニークな方法で結び付けたと述べた。^[58]

HeLa 細胞は、組織培養プレートでの成長に適応し、他の細胞株に侵入して競合するため、制御が難しい場合があります。不適切な管理により、同じ研究室で他の細胞培養を汚染し、生物学研究を妨げ、研究者が多くの結果を無効と宣言せざるを得なくなることが知られています。他の細胞タイプ間での HeLa 細胞の汚染の程度は不明です。これは、すでに確立された細胞株の同一性や純度をテストする研究者がほとんどいないためです。in vitro細胞株のかなりの部分が HeLa 細胞に汚染されていることが示されており、推定値は 10% から 20% の範囲です。この観察は、どの細胞株もある程度は汚染される可能性があることを示唆しています。Stanley Gartler (1967) とWalter Nelson-Rees (1975) は、HeLa 細胞によるさまざまな細胞株の汚染について最初に発表しました。^[29] Gartler は、「細胞培養技術の継続的な拡大により、種間および種内の汚染の両方が発生することはほぼ確実です」と述べています。^[9]

HeLa細胞汚染は世界中に広がる問題となり、ジョナス・ソークを含む多くの著名な医師、科学者、研究者の研究室にまで影響を及ぼしている。HeLa細胞汚染問題は冷戦の緊張にも寄与した。ソ連と米国はリチャード・ニクソン大統領が開始した癌との戦いで協力し始めたが、交換された細胞がHeLa細胞に汚染されていたことが判明した。^[59]

多くの科学者やサイエンスライターは、HeLa細胞の汚染問題を解決する方法に焦点を当てるのではなく、この問題を単なる汚染問題として記録し続けています。これは、人為的ミスや欠陥ではなく、HeLa細胞の耐久性、増殖性、または圧倒的な性質によって引き起こされたものです。^[60]最近のデータは、交差汚染が現代の細胞培養の大きな問題であることを示唆しています。^{[3] [61]}国際細胞株認証委員会（ICLAC）は、細胞株の誤認の多くのケースは、培養物が別のより速く増殖する細胞株によって交差汚染された結果であると指摘しています。これは、汚染された細胞株を使用して行われた研究の妥当性に疑問を投げかけます。なぜなら、まったく異なる種または組織に由来する可能性のある汚染物質の特定の属性が、調査中の細胞株に誤って帰属される可能性があるからです。^[62]

HeLa細胞は、進化生物学者 リー・ヴァン・ヴァレンによって、無限に複製する能力とヒトとは異なる数の染色体を有することから、同時代に創られた新種の例として説明され、Helacyton gartleriと名付けられた。この種は遺伝学者スタンリー・M・ガートラーにちなんで命名され、ヴァン・ヴァレンは「この種の驚くべき成功」を発見した人物としてガートラーの功績を認めている。^[63]彼の種分化に関する議論は、以下の点に基づいている。

• HeLa細胞とヒト細胞の染色体不適合性;
• HeLa細胞の生態学的ニッチ;
• 人間の栽培者の欲望をはるかに超えて存続し拡大する能力。
• HeLa細胞は独自のクローン核型を持ち、それがHeLa細胞を異なる種として定義する。^[64]

ヴァン・ヴァレンは新しい科ヘラシチダエとヘラシトン属を提唱し、同じ論文でHeLa細胞の新種を提唱した。^[65]

しかし、この提案は他の著名な進化生物学者や他の分野の科学者からは真剣に受け止められなかった。ヴァン・ヴァレンのHeLaは新しい種であるという主張は、HeLaの核型の悪名高い不安定性と厳格な祖先-子孫の系統の欠如のため、独立した単細胞無性生殖種の基準を満たしていない。^[66]

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  アクチン結合毒素ファロイジン (赤)、微小管 (シアン)、細胞核 (青) で染色した HeLa 細胞の多光子蛍光画像。Nikon RTS2000MP カスタム レーザー走査顕微鏡。
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  細胞骨格微小管 (マゼンタ) と DNA (シアン) を含む HeLa 細胞の多光子蛍光画像。Nikon RTS2000MP カスタム レーザー走査顕微鏡。
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  分裂したばかりの HeLa 細胞の走査型電子顕微鏡写真。Zeiss Merlin HR-SEM。
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  ヘキスト33258で染色したHeLa細胞
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  培養された HeLa 細胞を、チューブリン抗体 (緑)、 Ki-67抗体(赤)、および青色 DNA 結合染料 DAPI で染色しました。チューブリン抗体は微小管の分布を示し、Ki-67 抗体は分裂しようとしている細胞で発現しています。準備、抗体、および画像はEnCor Biotechnologyのご厚意により提供されました。
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  1 つの HeLa 細胞の核膜の体積表面レンダリング (赤) 。細胞は電子顕微鏡で 300 枚のスライスで観察され、核膜は自動的にセグメント化されてレンダリングされました。参照用に、垂直スライス 1 つと水平スライス 1 つが追加されています。
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  1 つの Hela 細胞の細胞膜と核膜を、体積表面レンダリングとして表示します。左と中央: 透明な青色の細胞膜と、濃いシアン色の核膜。右: 透明でない細胞膜と、中央の写真と同じ視野角。膜は、電子顕微鏡で取得したデータから分割されています。

• 1997年のアダム・カーティスによるドキュメンタリー『The Way of All Flesh 』では、HeLa細胞の歴史と医学と社会への影響が説明されている。^[67]

• 2010年のLAW & ORDERのエピソード「Immortal」はヘンリエッタ・ラックスとHeLa細胞株の物語に大きく基づいており、架空の「NaRo」細胞が代役として使われていた。^[68]

• HeLa細胞株がどのようにして誕生したかという話は、2010年のポッドキャスト「Radiolab」でも取り上げられた。^[69]

• HeLa細胞は、レベッカ・スクルートが2010年に出版した著書『ヘンリエッタ・ラックスの不滅の人生』の主題であり、この細胞株の歴史的背景と、ラックス家がどのようにその使用に関わっていたかを調査している。^[14]
• 2017年のHBO映画『ヘンリエッタ・ラックスの不滅の人生』はこの本に基づいている。映画ではオプラ・ウィンフリー、シルヴィア・グレース・クリム、ロッキー・キャロルが主演し、レネ・エリス・ゴールズベリーがヘンリエッタ・ラックス役を演じた。作家のレベッカ・スクルートも映画に登場し、ローズ・バーンが演じた。^[70]

• クローン伝達性癌
• ムーア対カリフォルニア大学理事会、廃棄組織の判例となった事件
• 汚染された細胞株のリスト
• WI-38

• ハンナ・ランデッカー(2000)。「試験管内での不死: HeLa 細胞株の歴史」。ポール・ブロッドウィン (編)。バイオテクノロジーと文化: 身体、不安、倫理。ブルーミントン:インディアナ大学出版局。53～74 ページ。ISBN 978-0-253-21428-7。
• レベッカ・スクルート（2010年）。『ヘンリエッタ・ラックスの不滅の人生』

ウィキメディア・コモンズには、 HeLa 細胞に関連するメディアがあります。

• ATCCデータベースの HeLa (CCL-2 細胞)
• 米国国立医学図書館の医学件名標目(MeSH)にある HeLa 細胞
• HeLa 細胞のトランスフェクションと選択データ
• レベッカ・スクルート『ヘンリエッタ・ラックスの不滅の人生』書籍ウェブサイト（写真/ビデオ/音声追加機能付き）
• ヘンリエッタ・ラックス財団 Archived October 13, at the Wayback Machineは、ヘンリエッタ・ラックスの家族に奨学金や健康保険を提供することなどを目的に設立された財団です。
• 「ワンダーウーマン：現代医学の無意識のヒロイン、ヘンリエッタ・ラックスの生、死、そして死後の世界」ヴァン・スミス著
• 「ヘンリエッタ・ラックスの残したものは？」アン・エンライト著
• 細胞中心データベース – HeLa細胞
• HeLa の Cellosaurus エントリ
• ヘンリエッタ・ラックス氏の遺産