Hela细胞的研究及对癌症研究的贡献

1、汇报人： 李海航 Hela cells的故事以及细胞的传代培养有没有长生不老的细胞？如何研究癌症？如何培养人体细胞？21、细胞之母Hela cellsFig.1 Hela cellsFig.2 伟大的“Hela ”Henrietta Lacks(左)有的人死了，可细胞还活着。 1951年，当时约翰霍普金斯医院研究中心的乔治盖伊（GeorgeGey）正在进行另外一项研究：在人体外培养癌症细胞，以解释癌症产生的原因，从而找到治疗方法。 当初的难题是：那些癌细胞总是很快死掉，即使有少量的“幸存者”，它们也根本不会生长无法满足研究的需要。32、Hela cells的特点、可以连续传代、细胞株不会衰老致

2、死，并可以无限分裂下去、此细胞系跟其它癌细胞相比，增殖异常迅速、感染性极强附：HepG2细胞（人体肝癌细胞）该癌细胞是取自于一个15岁白人的肝癌组织。 Hela细胞生长奇快，甚至超越一般癌细胞。Hela细胞经历细胞分裂时可维持端粒酶活性以维持瑞粒长度，一般细胞的端粒会随着老化而变短，终至细胞死亡。海乐细胞利用此机制避开海佛烈克极限（Hayflick limit）。 1965年由海佛烈克(Leonard Hayflick)提出，一般人类细胞在细胞培养下，在进入衰老期前可分裂52次，恰好推翻卡洛(Alexis Carrel)主张的细胞永生说。端粒DNA会随每次细胞分裂(mitosis)而变短，并缩

3、短细胞生命时钟寿命。Fig.3 衰老的问题43、推动脊髓灰质炎疫苗成功的研制出来 脊髓灰质炎(Poliomyelitis)是由脊髓灰质炎病毒所致的急性传染病，病毒主要侵犯人体脊髓灰质前角的灰、白质部分，对灰质造成永久损害，使这些神经支配的肌肉无力，出现肢体弛缓性麻痹。好发于婴幼儿，故又称小儿麻痹症。本病可防难治，一旦引起肢体麻痹易成为终生残疾，甚至危及生命。 当初的研究遇到的难题是，研究已使用外神经系组织与猴子做实验，无法用人体与其他动物做实验， Jonas Salk首次将脊髓灰质炎疫苗的研究使用到人体体外第一个活细胞Hela用于研究该疫苗1。 Jonas Salk医生用了近9年的时间，于19

4、53年成功研制出第一个成功脊髓灰质炎疫苗。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、克隆技术的奠基Fig.6 克隆羊多莉与“克隆之父”Professor Sir Ian Wilmut 1954年，Hela细胞帮助科学家实现了细胞克隆2。科学家利用其具有顽强生命力的特征，发明了一种分离单一细胞的方法，并让其存活足够长的时间来复制和创造一个自身的完美拷贝。这一重大突破为动物克隆、基因疗法、试管受精和干细胞分离等尖端生物医学奠定的基础。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、瑞粒酶的发现揭开衰老与癌症的奥秘 1989年，一位Yale大学的研究人员公布了一项科学发现，Hela、癌细胞含有一种叫做端粒酶的物质，能使细胞不死。这让控制生物衰老的神秘物质端粒酶走进了人们的视线。Fig.8 The winner of The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2009 2009 年诺贝尔生理

8、学或医学奖3 位美国科学家因发现端粒 （telomeres） 的结构和端粒酶（telomerase）保护染色体的机理而获奖.Fig.7 瑞粒在染色体的位置示意图 端粒 DNA 序列和端粒酶的发现，揭示了细胞分裂的机制，细胞每分裂一次，端粒就缩短一次，当端粒不能再缩短时，细胞就无法继续分裂而死亡。7 HeLa细胞对我们人类的贡献可谓数不胜数，因为有了这些HeLa细胞，才推动了脊髓灰质炎疫苗（polio vaccine）开发工作的进展，才让科学家们发现了端粒酶（telomerase），以及其他多项重大的科研进展。在PubMed数据库里以“HeLa细胞”为关键词进行搜索可以得到7.5万多篇论文。就连

9、美国国立健康研究院（US National Institutes of Health, NIH）的院长Francis Collins在接受Nature杂志的采访时都说：“我们实验室里现在还养着HeLa细胞，我们需要用这些细胞开展各种基因表达试验，几乎在每一个分子生物学实验室里都少不了HeLa细胞。” 如今，海拉细胞已经成为医学研究中非常重要的工具。无论是治疗疱疹、白血病、流感、血友病，或者帕金森氏病，还是研发小儿麻痹症的疫苗，都离不开基于海拉细胞的研究。6、Hela cells 在其他方面的贡献8 在细胞分化过程中，癌细胞脱离正轨，自行设定增殖速度，累积到10亿个以上我们才会察觉。癌细胞的增殖

10、速度用倍增时间计算,1个变3个,3个变9个，如此类推！ 、肿瘤细胞体外培养的重要性1、肿瘤细胞体外培养的应用肿瘤细胞体外培养 2 1 3 4 5抗癌药物筛选方面的研究肿瘤病因和发病机制的研究癌基因和抑癌基因方面的研究癌细胞的诱导分化和逆转方面的研究癌细胞的杀伤效应研究91、培养 将Hela细胞培养于含10%胎牛血清的的高糖DMEM培养基中，于37，5%CO2的细胞培养箱中培养，隔天传代一次。2、传代 胰酶消化细胞，将细胞悬液收集至离心管中。800rpm离心5min，弃上清液。加两倍量培养液悬浮细胞，平均分置于两个培养瓶中， 37，5%CO2及饱和湿度的CO2培养箱中。12-24小时内观察细胞贴

11、壁生长情况，取对数生长期细胞进行各项实验。、Hela cells 的培养、传代、冻存和复苏Fig. 9 培养瓶（左）、倒置显微镜（中）、5%CO2培养箱（右）104、复苏 准备37恒温水浴箱。从液氮中取出冰存管、迅速置于温水中并不断搅动。冻存管中的冻存物在1min之内融化。打开冻存管，将细胞悬液吸到离子管中。 800rpm离心5min，弃上清液。沉淀加10ml培养液，吹打均匀，再离心10min，弃上清液。加适当培养基后将细胞转移至25mm2培养瓶中， 37培养，第二天观察生长情况。3、冻存 胰酶消化细胞，将细胞悬液收集至离心管中。800rpm离心5min，弃上清液。沉淀加含保护液的培养液，计数

12、，调整细胞至5106/ml左右。将悬液分至冻存管，每管1ml。将冻存管口封严。按下列顺序降温：室温 冰箱冷藏室（4，30min ） 冰箱冷冻室（ -20，60min ） 低温冰箱（-70，过夜 ） 液氮。 肉类的营养价值肝脏： 在烹调加热时，为了保持细胞内水分使成菜后质柔嫩，往往经上浆后，采用爆炒、汆煮等快速加热方式成菜。如白油肝片、软炸猪肝、竹荪肝膏汤、熘肝尖等都是有特色的菜肴。初加工时，需小心去除胆囊，以免胆囊破裂，胆汁污染肝脏。若不小心污染，可用酒、小苏打或发酵粉涂抹在污染的部分使胆汁溶解，再用冷水冲洗，苦味便可消除。肾脏： 肾实质可分为皮质和髓质两部分。由于皮质是由排练紧密的细胞组成，

13、无肌肉细胞的方向性，且加工时内外无筋膜，所以可进行各种刀工处理，尤其适合于剞花刀。肾的质地脆嫩、柔软，与肝脏有相似之处，所以烹调时也应上浆或用温油过油，并采用快速烹调而成菜，保持其脆嫩质感。代表菜式如火爆腰花、火爆双脆、炝腰片等。胃（肠） ： 粘膜和粘膜下层，以结缔组织为主，所以脆性强，常撕片、切丝供爆炒、拌制成菜，也是常用的火锅原料之一。 肠的结构分小肠和大肠两部分。食品中常用的是大肠中的结肠段，由于脂肪含量高，又称肥肠。适于烧、煨、卤、火爆等。山东九转大肠、陕西葫芦头、吉林白肉血肠、四川火爆肥肠等菜品都尽显此原料的特色。此外，也常利用小肠和大肠的以结缔组织为主的粘膜下层作天然肠衣，灌制香肠

14、。 畜肉类的营养价值1蛋白质 肉类蛋白质大部分存在于畜禽的肌肉组织中，其含量约在1 0%20%之间，如猪肉中含蛋白质16.9%，牛肉为20.1%，羊肉为11.1%。肉类蛋白质中各种氨基酸种类与人体蛋白质相似，是完全蛋白质，因此，肉类蛋白质在人们膳食中的营养价值是很高的。 2脂肪 肉类中脂肪的含量随动物种类、饲料及肉的部位不同而异，平均含量为10%30%，如猪肉为29.2%，牛肉为10.2%，羊肉为28.2%，鸡肉为2.5%左右，鸭和鹅的含量为10%左右。肉类脂肪中饱和脂肪酸含量较多，主要是各种脂肪酸的甘油三脂，还有少量卵磷脂、胆固醇、游离脂肪酸及色素，缺乏必需脂肪酸。 （二）禽肉的营养价值 与

15、畜肉相似，不同在于脂肪含量少，且含有20%的亚油酸。蛋白质质地细嫩，含氮浸出物多。 禽类制品是以禽类的肉、蛋等为原料，经过腌制、干制、烤制、煮（卤、酱）制、熏制等烹调方法加工而成的制品。禽类制品的分类方法很多： 可以根据不同的烹调方法进行分类，如腌制类、干制类、烤制类、煮制类、熏制类等。 根据原料加工特点的不同分类，如板鸭、盐水鸭、香酥鸭、风鸡、烧鸡、扒鸡、熏鸡等禽肉制品，以及咸蛋、皮蛋、糟蛋、蛋粉等禽蛋制品。 按照原料生熟来分，有些品种是可以直接食用的熟禽制品，如扒鸡、香酥鸡、皮蛋，有些则必须加工后才能食用，如风鸡、板鸭、咸蛋等。鱼类原料 1、去除腥味的方法：由于导致鱼腥气产生的三甲胺、氨、

16、硫化氢、甲硫醇、吲哚等物质都属于碱性物质，所以，烹制鱼类菜肴时添加醋酸、食醋、柠檬汁等会使鱼腥气大大降低。淡水鱼在初加工时应尽量将血液洗净，去掉鱼腹中的黑膜会使腥味减少。 烹制过程中加入料酒、葱、姜、蒜也可使鱼腥味物质减少或被掩盖。2、鱼类的食品运用鱼类原料由于品种繁多，滋味鲜美，营养丰富，深受人们的喜爱，所以是食品中运用及其广泛的一类原料。在具体的应用过程中，需根据各种鱼的肌肉组织特点、风味特点等，选择相适应的加工和制作方法。但总体上，鱼类的食品运用也表现出一定的规律性。（1）、鱼类原料主要作为菜肴的主料运用；也可作为汤品或面点的馅心用料，如鲫鱼汤、鲅鱼饺；有的还可用于调味，如长江下游地区常

17、将银鱼油炸后制成面鱼脯，具有独特的风味。（2）、鱼体的肌肉组织在食品运用中使用的最多。某些鱼类的副产品，也可作为菜肴的主料加以运用或是加工成珍贵的制品，如鳙鱼头、鲨鱼皮、鲟鱼子、黄鱼肚等。 （三）鱼类的营养价值1蛋白质：含量15%-25%，肌纤维短，间质蛋白少，更易消化。2脂肪：鱼类脂肪含量约为1一3，多由不饱和脂肪酸组成，熔点低，消化吸收率达95。海鱼中含多不饱和肪肪EPA、DHA。鱼籽胆固醇含量高。 3矿物质：钙的含量较高，海产鱼类含碘丰富。4维生素：是维生素B2的良好来源，海鱼肝脏富含VA和VD。（四）加工对营养价值的影响 加工过程中蛋白质影响不大，但高温制作时B族维生素会受损；蛋类食品

18、：蛋白质影响不大，B族维生素全部破坏。 肉类食品通过加工烹调，可以提高蛋白质和脂肪的消化率。除水溶性维生素外。其他营养素含量变化较小。只有当加热出现焦糊现象时，才使其营养价值降低甚至失去。各种炖、煮等烹调方法可增加食品中无机盐、含氮物质及水溶性维生素的溶出，食用汤汁可避免营养素丢失。 在加热烹调过程，维生素B1的损失与加热程度有关，如罐装肉、熟肉制品经高温加热维生素B1的保存率低于一般烹调方法。五、奶与奶制品（一）奶的营养价值 奶类的是由水、乳糖、水溶性盐类、维生素、蛋白质等构成的多级分散体系的乳胶体。比重与脂肪含量可作为评定鲜奶质量的指标。 1蛋白质 鲜奶中含有3.5%的蛋白质，其中85%为

19、酪蛋白，其次是乳白蛋白和乳球蛋白，还含有少量的脂肪球膜蛋白等，蛋白质消化率高达8789，生物学价值为85,含有满足人体需要的必需氨基酸，因此是一种完全蛋白质。 牛奶中酪蛋白含量高于人奶，相反白蛋白含量低于人奶。为了使奶与奶制品的蛋白质组成接近人奶，可以利用乳清蛋白质加以调整，从而生产出母乳化的高质量婴幼儿营养食品。另外奶中的蛋白质含有丰富的赖氨酸，是粮谷类食物蛋白质的天然互补食品。 2脂肪 奶中脂肪含量约为3.0，呈较小的微粒分散于乳浆中，易消化吸收，乳脂中含有必需脂肪酸、卵磷脂和脂溶性维生素(以维生素A居多)，并具有良好的色、香、味，所以牛乳脂肪的营养价值很高。乳脂中油酸含量占30，亚油酸和

20、亚麻酸分别占5.3和2.1。 但奶油中胆固醇含量较高，每100克中含量可达168毫克，故动脉硬化患者和血脂过高者不宜食用。 3碳水化物 奶中所含碳水化合物为乳糖，其含量较人奶为低，乳糖有调节胃酸，促进胃肠蠕动，有利钙吸收和消化液分泌的作用。牛乳中碳水化合物主要是乳糖，含糖量为5%，较人乳(7%左右)少，其甜度仅为蔗糖的1/6，所以乳不甚甜。以牛乳代替人乳喂养婴儿时应适量加些蔗糖或葡萄糖，以保持应有的甜度和足够的热量。乳糖的消化吸收率很高，可达100%。有些成人因缺少乳糖酶，不能分解乳糖，因此喝牛乳后易发生腹泻等症状。 4矿物质 牛乳中含无机盐约0.7%0.75%，尤以钙、磷、镁、钾、钠含量丰富

21、。l升牛乳可含l克的钙，且易消化吸收，能保证婴儿生长发育的需要。牛乳中铁含量不多，每升乳中约含2毫克，故用牛乳喂养婴儿应在婴儿满4个月后补充些蛋黄、菜泥和肝泥等含铁较丰富的食物。此外，牛乳中还含有多种微量元素，如铜、锌、锰、碘等。由于牛乳中成碱性元素含量超过成酸性元素，所以牛乳为成碱性食品，有助于调节酸碱平衡。 5维生素 牛乳中几乎含有目前已知的所有维生素。但各种维生素的含量容易受乳牛饲养条件、季节和加工方式的影响。如在有青饲料的季节放牧时，牛乳中维生素A、胡萝卜素和维生素C的含量就高，夏季日照多时，维生素D随之增加。牛乳中含维生素B1含量很少，但维生素B2含量较多。由于牛乳营养成分全面，不但

22、是婴儿的理想食物，也是老人、孕妇、乳母和病人的良好滋补品。 （二）奶制品的营养价值 奶制品是鲜奶经过消毒后，进一步加工制成的奶类食品，主要包括炼奶、奶粉、调制奶粉、酸奶、奶酪和奶油等。1乳粉 乳粉又分为全脂乳粉、脱脂乳粉、母乳化乳粉、调制乳粉、乳清粉等。 乳粉生产时一般要经过杀菌、浓缩、干燥处理，对热不稳定的营养素有不同程度的损失，蛋自质的消化性略有改善，但生物价值不变。 母乳化乳粉是参照人乳组成的模式和特点，通过添加某些营养素或提取牛乳中的某些成分，使其营养价值接近人乳，做为婴儿的母乳代用品。 脱脂乳粉由于脱去脂肪，脂溶性维生素也随之消失。 2炼乳 炼乳是一种浓缩乳制品，有甜炼乳和淡炼乳之分

23、。 甜炼乳含有大量的蔗糖，即使冲稀到常乳的程度，其蔗糖含量仍过高。因其营养比率不平衡；故不宜长期喂养婴儿。 淡炼乳经过均质处理和高温杀菌，维生素B1、赖氨酸等有损失。但食用后蛋白质凝块松软，更易消化。冲稀时，其营养密度与鲜乳基本相同。3干酪 由于生产干酪时要将乳清排除，这等于将原料乳中的蛋白质和脂肪浓缩了10倍。因此，干酪成了富含无机质(特别是钙、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维生素，但维生素D和维生素C消失。成熟干酪中的蛋白质经过发酵，部分分解成脲、胨、肽和氨基酸等，不但增加了鲜味，更易被消化吸收。干酪中蛋白质的消化率在96%98%。 4酸奶 酸奶中含有丰富的活乳酸杆菌和乳酸，经常饮用能够调节肠道菌群的平衡和机体的物质代谢，帮助消化，促进食欲，具有食疗兼备的功能。 酸奶是以牛奶为原料。经乳酸菌发酵而制成的，它的营养价值比牛奶更受一筹。酸奶有发酵型和调配型两大类。发酵酸牛奶的乳酸菌，是一种对人体有益无害的细菌，它分解牛奶中乳糖所形成的乳酸，可使肠道趋于酸性，阻止只能在中性或碱性环境中生长繁殖的腐败菌的活动，有利于人体正常功能的发挥。乳酸菌在肠道内还能合成人体必需的