Hela細胞的研究及對癌癥研究的貢獻

1、匯報人： 李海航 Hela cells的故事以及細胞的傳代培養(yǎng)有沒有長生不老的細胞？如何研究癌癥？如何培養(yǎng)人體細胞？21、細胞之母Hela cellsFig.1 Hela cellsFig.2 偉大的“Hela ”Henrietta Lacks(左)有的人死了，可細胞還活著。 1951年，當(dāng)時約翰霍普金斯醫(yī)院研究中心的喬治蓋伊（GeorgeGey）正在進行另外一項研究：在人體外培養(yǎng)癌癥細胞，以解釋癌癥產(chǎn)生的原因，從而找到治療方法。 當(dāng)初的難題是：那些癌細胞總是很快死掉，即使有少量的“幸存者”，它們也根本不會生長無法滿足研究的需要。32、Hela cells的特點、可以連續(xù)傳代、細胞株不會衰老致

2、死，并可以無限分裂下去、此細胞系跟其它癌細胞相比，增殖異常迅速、感染性極強附：HepG2細胞（人體肝癌細胞）該癌細胞是取自于一個15歲白人的肝癌組織。 Hela細胞生長奇快，甚至超越一般癌細胞。Hela細胞經(jīng)歷細胞分裂時可維持端粒酶活性以維持瑞粒長度，一般細胞的端粒會隨著老化而變短，終至細胞死亡。海樂細胞利用此機制避開海佛烈克極限（Hayflick limit）。 1965年由海佛烈克(Leonard Hayflick)提出，一般人類細胞在細胞培養(yǎng)下，在進入衰老期前可分裂52次，恰好推翻卡洛(Alexis Carrel)主張的細胞永生說。端粒DNA會隨每次細胞分裂(mitosis)而變短，并縮

3、短細胞生命時鐘壽命。Fig.3 衰老的問題43、推動脊髓灰質(zhì)炎疫苗成功的研制出來 脊髓灰質(zhì)炎(Poliomyelitis)是由脊髓灰質(zhì)炎病毒所致的急性傳染病，病毒主要侵犯人體脊髓灰質(zhì)前角的灰、白質(zhì)部分，對灰質(zhì)造成永久損害，使這些神經(jīng)支配的肌肉無力，出現(xiàn)肢體弛緩性麻痹。好發(fā)于嬰幼兒，故又稱小兒麻痹癥。本病可防難治，一旦引起肢體麻痹易成為終生殘疾，甚至危及生命。 當(dāng)初的研究遇到的難題是，研究已使用外神經(jīng)系組織與猴子做實驗，無法用人體與其他動物做實驗， Jonas Salk首次將脊髓灰質(zhì)炎疫苗的研究使用到人體體外第一個活細胞Hela用于研究該疫苗1。 Jonas Salk醫(yī)生用了近9年的時間，于19

4、53年成功研制出第一個成功脊髓灰質(zhì)炎疫苗。1 Scherer, W. F.; Syverton, JT; Gey, GO.“Studies On The Propagation In Vitro Of Poliomyelitis Viruses: Iv.Viral Multiplication In A State Strain Of Human Malignant Epithelial Cells (Strain Hela)Derived From An Epidermoid Carcinoma Of The Cervix”.JJournal of Experimental Medicine

5、. 1953 ,97(5): 695710.Fig.4 A Somaliboy is injected with inactivated poliovirus vaccine (Mogadishu, 1993)54、克隆技術(shù)的奠基Fig.6 克隆羊多莉與“克隆之父”Professor Sir Ian Wilmut 1954年，Hela細胞幫助科學(xué)家實現(xiàn)了細胞克隆2?？茖W(xué)家利用其具有頑強生命力的特征，發(fā)明了一種分離單一細胞的方法，并讓其存活足夠長的時間來復(fù)制和創(chuàng)造一個自身的完美拷貝。這一重大突破為動物克隆、基因療法、試管受精和干細胞分離等尖端生物醫(yī)學(xué)奠定的基礎(chǔ)。Fig.5 A、Typical c

6、lones produced from single HeLa cells growing on glass slides above a feeder layer ( X 1.7). B、Photomicrograph of a typical clone (X50).22 Puck TT, Marcus PI; Marcus. A Rapid Methid For Viable Cell Titration And Clone Production With HeLa Cells In Tissue Culture: The Use Of X-irradiated Cells To Sup

7、ply Condition Factors.JProceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.1955,41(7): 4327.65、瑞粒酶的發(fā)現(xiàn)揭開衰老與癌癥的奧秘 1989年，一位Yale大學(xué)的研究人員公布了一項科學(xué)發(fā)現(xiàn)，Hela、癌細胞含有一種叫做端粒酶的物質(zhì)，能使細胞不死。這讓控制生物衰老的神秘物質(zhì)端粒酶走進了人們的視線。Fig.8 The winner of The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2009 2009 年諾貝爾生理

8、學(xué)或醫(yī)學(xué)獎3 位美國科學(xué)家因發(fā)現(xiàn)端粒 （telomeres） 的結(jié)構(gòu)和端粒酶（telomerase）保護染色體的機理而獲獎.Fig.7 瑞粒在染色體的位置示意圖 端粒 DNA 序列和端粒酶的發(fā)現(xiàn)，揭示了細胞分裂的機制，細胞每分裂一次，端粒就縮短一次，當(dāng)端粒不能再縮短時，細胞就無法繼續(xù)分裂而死亡。7 HeLa細胞對我們?nèi)祟惖呢暙I可謂數(shù)不勝數(shù)，因為有了這些HeLa細胞，才推動了脊髓灰質(zhì)炎疫苗（polio vaccine）開發(fā)工作的進展，才讓科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了端粒酶（telomerase），以及其他多項重大的科研進展。在PubMed數(shù)據(jù)庫里以“HeLa細胞”為關(guān)鍵詞進行搜索可以得到7.5萬多篇論文。就連

9、美國國立健康研究院（US National Institutes of Health, NIH）的院長Francis Collins在接受Nature雜志的采訪時都說：“我們實驗室里現(xiàn)在還養(yǎng)著HeLa細胞，我們需要用這些細胞開展各種基因表達試驗，幾乎在每一個分子生物學(xué)實驗室里都少不了HeLa細胞?！?如今，海拉細胞已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)研究中非常重要的工具。無論是治療皰疹、白血病、流感、血友病，或者帕金森氏病，還是研發(fā)小兒麻痹癥的疫苗，都離不開基于海拉細胞的研究。6、Hela cells 在其他方面的貢獻8 在細胞分化過程中，癌細胞脫離正軌，自行設(shè)定增殖速度，累積到10億個以上我們才會察覺。癌細胞的增殖

10、速度用倍增時間計算,1個變3個,3個變9個，如此類推！ 、腫瘤細胞體外培養(yǎng)的重要性1、腫瘤細胞體外培養(yǎng)的應(yīng)用腫瘤細胞體外培養(yǎng) 2 1 3 4 5抗癌藥物篩選方面的研究腫瘤病因和發(fā)病機制的研究癌基因和抑癌基因方面的研究癌細胞的誘導(dǎo)分化和逆轉(zhuǎn)方面的研究癌細胞的殺傷效應(yīng)研究91、培養(yǎng) 將Hela細胞培養(yǎng)于含10%胎牛血清的的高糖DMEM培養(yǎng)基中，于37，5%CO2的細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，隔天傳代一次。2、傳代 胰酶消化細胞，將細胞懸液收集至離心管中。800rpm離心5min，棄上清液。加兩倍量培養(yǎng)液懸浮細胞，平均分置于兩個培養(yǎng)瓶中， 37，5%CO2及飽和濕度的CO2培養(yǎng)箱中。12-24小時內(nèi)觀察細胞貼

11、壁生長情況，取對數(shù)生長期細胞進行各項實驗。、Hela cells 的培養(yǎng)、傳代、凍存和復(fù)蘇Fig. 9 培養(yǎng)瓶（左）、倒置顯微鏡（中）、5%CO2培養(yǎng)箱（右）104、復(fù)蘇 準(zhǔn)備37恒溫水浴箱。從液氮中取出冰存管、迅速置于溫水中并不斷攪動。凍存管中的凍存物在1min之內(nèi)融化。打開凍存管，將細胞懸液吸到離子管中。 800rpm離心5min，棄上清液。沉淀加10ml培養(yǎng)液，吹打均勻，再離心10min，棄上清液。加適當(dāng)培養(yǎng)基后將細胞轉(zhuǎn)移至25mm2培養(yǎng)瓶中， 37培養(yǎng)，第二天觀察生長情況。3、凍存 胰酶消化細胞，將細胞懸液收集至離心管中。800rpm離心5min，棄上清液。沉淀加含保護液的培養(yǎng)液，計數(shù)

12、，調(diào)整細胞至5106/ml左右。將懸液分至凍存管，每管1ml。將凍存管口封嚴(yán)。按下列順序降溫：室溫 冰箱冷藏室（4，30min ） 冰箱冷凍室（ -20，60min ） 低溫冰箱（-70，過夜 ） 液氮。 肉類的營養(yǎng)價值肝臟： 在烹調(diào)加熱時，為了保持細胞內(nèi)水分使成菜后質(zhì)柔嫩，往往經(jīng)上漿后，采用爆炒、汆煮等快速加熱方式成菜。如白油肝片、軟炸豬肝、竹蓀肝膏湯、熘肝尖等都是有特色的菜肴。初加工時，需小心去除膽囊，以免膽囊破裂，膽汁污染肝臟。若不小心污染，可用酒、小蘇打或發(fā)酵粉涂抹在污染的部分使膽汁溶解，再用冷水沖洗，苦味便可消除。腎臟： 腎實質(zhì)可分為皮質(zhì)和髓質(zhì)兩部分。由于皮質(zhì)是由排練緊密的細胞組成，

13、無肌肉細胞的方向性，且加工時內(nèi)外無筋膜，所以可進行各種刀工處理，尤其適合于剞花刀。腎的質(zhì)地脆嫩、柔軟，與肝臟有相似之處，所以烹調(diào)時也應(yīng)上漿或用溫油過油，并采用快速烹調(diào)而成菜，保持其脆嫩質(zhì)感。代表菜式如火爆腰花、火爆雙脆、熗腰片等。胃（腸） ： 粘膜和粘膜下層，以結(jié)締組織為主，所以脆性強，常撕片、切絲供爆炒、拌制成菜，也是常用的火鍋原料之一。 腸的結(jié)構(gòu)分小腸和大腸兩部分。食品中常用的是大腸中的結(jié)腸段，由于脂肪含量高，又稱肥腸。適于燒、煨、鹵、火爆等。山東九轉(zhuǎn)大腸、陜西葫蘆頭、吉林白肉血腸、四川火爆肥腸等菜品都盡顯此原料的特色。此外，也常利用小腸和大腸的以結(jié)締組織為主的粘膜下層作天然腸衣，灌制香腸

14、。 畜肉類的營養(yǎng)價值1蛋白質(zhì) 肉類蛋白質(zhì)大部分存在于畜禽的肌肉組織中，其含量約在1 0%20%之間，如豬肉中含蛋白質(zhì)16.9%，牛肉為20.1%，羊肉為11.1%。肉類蛋白質(zhì)中各種氨基酸種類與人體蛋白質(zhì)相似，是完全蛋白質(zhì)，因此，肉類蛋白質(zhì)在人們膳食中的營養(yǎng)價值是很高的。 2脂肪 肉類中脂肪的含量隨動物種類、飼料及肉的部位不同而異，平均含量為10%30%，如豬肉為29.2%，牛肉為10.2%，羊肉為28.2%，雞肉為2.5%左右，鴨和鵝的含量為10%左右。肉類脂肪中飽和脂肪酸含量較多，主要是各種脂肪酸的甘油三脂，還有少量卵磷脂、膽固醇、游離脂肪酸及色素，缺乏必需脂肪酸。 （二）禽肉的營養(yǎng)價值 與

15、畜肉相似，不同在于脂肪含量少，且含有20%的亞油酸。蛋白質(zhì)質(zhì)地細嫩，含氮浸出物多。 禽類制品是以禽類的肉、蛋等為原料，經(jīng)過腌制、干制、烤制、煮（鹵、醬）制、熏制等烹調(diào)方法加工而成的制品。禽類制品的分類方法很多： 可以根據(jù)不同的烹調(diào)方法進行分類，如腌制類、干制類、烤制類、煮制類、熏制類等。 根據(jù)原料加工特點的不同分類，如板鴨、鹽水鴨、香酥鴨、風(fēng)雞、燒雞、扒雞、熏雞等禽肉制品，以及咸蛋、皮蛋、糟蛋、蛋粉等禽蛋制品。 按照原料生熟來分，有些品種是可以直接食用的熟禽制品，如扒雞、香酥雞、皮蛋，有些則必須加工后才能食用，如風(fēng)雞、板鴨、咸蛋等。魚類原料 1、去除腥味的方法：由于導(dǎo)致魚腥氣產(chǎn)生的三甲胺、氨、

16、硫化氫、甲硫醇、吲哚等物質(zhì)都屬于堿性物質(zhì)，所以，烹制魚類菜肴時添加醋酸、食醋、檸檬汁等會使魚腥氣大大降低。淡水魚在初加工時應(yīng)盡量將血液洗凈，去掉魚腹中的黑膜會使腥味減少。 烹制過程中加入料酒、蔥、姜、蒜也可使魚腥味物質(zhì)減少或被掩蓋。2、魚類的食品運用魚類原料由于品種繁多，滋味鮮美，營養(yǎng)豐富，深受人們的喜愛，所以是食品中運用及其廣泛的一類原料。在具體的應(yīng)用過程中，需根據(jù)各種魚的肌肉組織特點、風(fēng)味特點等，選擇相適應(yīng)的加工和制作方法。但總體上，魚類的食品運用也表現(xiàn)出一定的規(guī)律性。（1）、魚類原料主要作為菜肴的主料運用；也可作為湯品或面點的餡心用料，如鯽魚湯、鲅魚餃；有的還可用于調(diào)味，如長江下游地區(qū)常

17、將銀魚油炸后制成面魚脯，具有獨特的風(fēng)味。（2）、魚體的肌肉組織在食品運用中使用的最多。某些魚類的副產(chǎn)品，也可作為菜肴的主料加以運用或是加工成珍貴的制品，如鳙魚頭、鯊魚皮、鱘魚子、黃魚肚等。 （三）魚類的營養(yǎng)價值1蛋白質(zhì)：含量15%-25%，肌纖維短，間質(zhì)蛋白少，更易消化。2脂肪：魚類脂肪含量約為1一3，多由不飽和脂肪酸組成，熔點低，消化吸收率達95。海魚中含多不飽和肪肪EPA、DHA。魚籽膽固醇含量高。 3礦物質(zhì)：鈣的含量較高，海產(chǎn)魚類含碘豐富。4維生素：是維生素B2的良好來源，海魚肝臟富含VA和VD。（四）加工對營養(yǎng)價值的影響 加工過程中蛋白質(zhì)影響不大，但高溫制作時B族維生素會受損；蛋類食品

18、：蛋白質(zhì)影響不大，B族維生素全部破壞。 肉類食品通過加工烹調(diào)，可以提高蛋白質(zhì)和脂肪的消化率。除水溶性維生素外。其他營養(yǎng)素含量變化較小。只有當(dāng)加熱出現(xiàn)焦糊現(xiàn)象時，才使其營養(yǎng)價值降低甚至失去。各種燉、煮等烹調(diào)方法可增加食品中無機鹽、含氮物質(zhì)及水溶性維生素的溶出，食用湯汁可避免營養(yǎng)素丟失。 在加熱烹調(diào)過程，維生素B1的損失與加熱程度有關(guān)，如罐裝肉、熟肉制品經(jīng)高溫加熱維生素B1的保存率低于一般烹調(diào)方法。五、奶與奶制品（一）奶的營養(yǎng)價值 奶類的是由水、乳糖、水溶性鹽類、維生素、蛋白質(zhì)等構(gòu)成的多級分散體系的乳膠體。比重與脂肪含量可作為評定鮮奶質(zhì)量的指標(biāo)。 1蛋白質(zhì) 鮮奶中含有3.5%的蛋白質(zhì)，其中85%為

19、酪蛋白，其次是乳白蛋白和乳球蛋白，還含有少量的脂肪球膜蛋白等，蛋白質(zhì)消化率高達8789，生物學(xué)價值為85,含有滿足人體需要的必需氨基酸，因此是一種完全蛋白質(zhì)。 牛奶中酪蛋白含量高于人奶，相反白蛋白含量低于人奶。為了使奶與奶制品的蛋白質(zhì)組成接近人奶，可以利用乳清蛋白質(zhì)加以調(diào)整，從而生產(chǎn)出母乳化的高質(zhì)量嬰幼兒營養(yǎng)食品。另外奶中的蛋白質(zhì)含有豐富的賴氨酸，是糧谷類食物蛋白質(zhì)的天然互補食品。 2脂肪 奶中脂肪含量約為3.0，呈較小的微粒分散于乳漿中，易消化吸收，乳脂中含有必需脂肪酸、卵磷脂和脂溶性維生素(以維生素A居多)，并具有良好的色、香、味，所以牛乳脂肪的營養(yǎng)價值很高。乳脂中油酸含量占30，亞油酸和

20、亞麻酸分別占5.3和2.1。 但奶油中膽固醇含量較高，每100克中含量可達168毫克，故動脈硬化患者和血脂過高者不宜食用。 3碳水化物 奶中所含碳水化合物為乳糖，其含量較人奶為低，乳糖有調(diào)節(jié)胃酸，促進胃腸蠕動，有利鈣吸收和消化液分泌的作用。牛乳中碳水化合物主要是乳糖，含糖量為5%，較人乳(7%左右)少，其甜度僅為蔗糖的1/6，所以乳不甚甜。以牛乳代替人乳喂養(yǎng)嬰兒時應(yīng)適量加些蔗糖或葡萄糖，以保持應(yīng)有的甜度和足夠的熱量。乳糖的消化吸收率很高，可達100%。有些成人因缺少乳糖酶，不能分解乳糖，因此喝牛乳后易發(fā)生腹瀉等癥狀。 4礦物質(zhì) 牛乳中含無機鹽約0.7%0.75%，尤以鈣、磷、鎂、鉀、鈉含量豐富

21、。l升牛乳可含l克的鈣，且易消化吸收，能保證嬰兒生長發(fā)育的需要。牛乳中鐵含量不多，每升乳中約含2毫克，故用牛乳喂養(yǎng)嬰兒應(yīng)在嬰兒滿4個月后補充些蛋黃、菜泥和肝泥等含鐵較豐富的食物。此外，牛乳中還含有多種微量元素，如銅、鋅、錳、碘等。由于牛乳中成堿性元素含量超過成酸性元素，所以牛乳為成堿性食品，有助于調(diào)節(jié)酸堿平衡。 5維生素 牛乳中幾乎含有目前已知的所有維生素。但各種維生素的含量容易受乳牛飼養(yǎng)條件、季節(jié)和加工方式的影響。如在有青飼料的季節(jié)放牧?xí)r，牛乳中維生素A、胡蘿卜素和維生素C的含量就高，夏季日照多時，維生素D隨之增加。牛乳中含維生素B1含量很少，但維生素B2含量較多。由于牛乳營養(yǎng)成分全面，不但

22、是嬰兒的理想食物，也是老人、孕婦、乳母和病人的良好滋補品。 （二）奶制品的營養(yǎng)價值 奶制品是鮮奶經(jīng)過消毒后，進一步加工制成的奶類食品，主要包括煉奶、奶粉、調(diào)制奶粉、酸奶、奶酪和奶油等。1乳粉 乳粉又分為全脂乳粉、脫脂乳粉、母乳化乳粉、調(diào)制乳粉、乳清粉等。 乳粉生產(chǎn)時一般要經(jīng)過殺菌、濃縮、干燥處理，對熱不穩(wěn)定的營養(yǎng)素有不同程度的損失，蛋自質(zhì)的消化性略有改善，但生物價值不變。 母乳化乳粉是參照人乳組成的模式和特點，通過添加某些營養(yǎng)素或提取牛乳中的某些成分，使其營養(yǎng)價值接近人乳，做為嬰兒的母乳代用品。 脫脂乳粉由于脫去脂肪，脂溶性維生素也隨之消失。 2煉乳 煉乳是一種濃縮乳制品，有甜煉乳和淡煉乳之分

23、。 甜煉乳含有大量的蔗糖，即使沖稀到常乳的程度，其蔗糖含量仍過高。因其營養(yǎng)比率不平衡；故不宜長期喂養(yǎng)嬰兒。 淡煉乳經(jīng)過均質(zhì)處理和高溫殺菌，維生素B1、賴氨酸等有損失。但食用后蛋白質(zhì)凝塊松軟，更易消化。沖稀時，其營養(yǎng)密度與鮮乳基本相同。3干酪 由于生產(chǎn)干酪時要將乳清排除，這等于將原料乳中的蛋白質(zhì)和脂肪濃縮了10倍。因此，干酪成了富含無機質(zhì)(特別是鈣、磷)和乳酸的高蛋白，高脂肪食品。干酪中保留了原料乳中大部分維生素，但維生素D和維生素C消失。成熟干酪中的蛋白質(zhì)經(jīng)過發(fā)酵，部分分解成脲、胨、肽和氨基酸等，不但增加了鮮味，更易被消化吸收。干酪中蛋白質(zhì)的消化率在96%98%。 4酸奶 酸奶中含有豐富的活乳酸桿菌和乳酸，經(jīng)常飲用能夠調(diào)節(jié)腸道菌群的平衡和機體的物質(zhì)代謝，幫助消化，促進食欲，具有食療兼?zhèn)涞墓δ堋?酸奶是以牛奶為原料。經(jīng)乳酸菌發(fā)酵而制成的，它的營養(yǎng)價值比牛奶更受一籌。酸奶有發(fā)酵型和調(diào)配型兩大類。發(fā)酵酸牛奶的乳酸菌，是一種對人體有益無害的細菌，它分解牛奶中乳糖所形成的乳酸，可使腸道趨于酸性，阻止只能在中性或堿性環(huán)境中生長繁殖的腐敗菌的活動，有利于人體正常功能的發(fā)揮。乳酸菌在腸道內(nèi)還能合成人體必需的