Ölümsüz Bir Yaşam-Henrietta Lacks
Seda İPEK - Ankara Üniversitesi Eczacılık Fakültesi, Eczacı/Farmasötik Toksikoloji Anabilim Dalı Yüksek Lisans Öğrencisi
1 Şubat 1951 yılında 30 yaşındaki Henrietta Lacks isimli kadın adet dönemleri arasında yaşadığı lekelenme belirtileri için Maryland Baltimore da bulunan Johns Hopkins Jinekoloji Kliniği’ne başvurmuştu. Lacks’in en son menstrüal periyot tarihi 4 Ocak 1951 idi.[1] Genel muayenesinin normal çıkmasına rağmen, yapılan serviks muayenesinde 2.54 cm’den daha küçük, pürüzsüz, parlak ve mor bir lezyon saptanmıştı.[2] Muayene sonucunda saptanan lezyon serviks ile sınırlıydı. Serviks ile sınırlı olan lezyonun, tedavi eden doktor tarafından diğer karsinomlardan farklı olduğu görülmüştü. Daha sonra Ella Oppenheimer adlı tıp doktoru tarafından yapılan otopsi raporunda Lacks’in ölümünden 1 yıl önce normal bir bebek dünyaya getirdiği ve 6 hafta sonrasında serviksin normal olduğu notu düşülmüştü. Lacks 3 ay sonra ise 2-3 cm’lik servikal tümör ile kliniğe başvurmuştu. Lacks’e yapılan cinsel yolla bulaşan hastalık testleri negatif çıkmış ve hastanın serviks biyopsisi yapılmıştı. Biyopsiden alınan 4 doku parçası patoloji bölümüne götürülmüş ve stromal invazyon ile ‘epidermal karsinom, serviks uteri, spinal hücre tipi’ tanısı konulmuştu.[3] Lacks birkaç ay boyunca 4800 mg- h radyum ve 11 500 R Xray aldı. Ancak uygulanan tedavi başarısız olmuştu. 8 Ağustos 1951’de Lacks çok ciddi abdominal (karın) ağrı şikâyeti yaşamaya başlamış ve Johns Hopkins Hastanesi’ne kaldırılmıştı. Ağrı şikâyeti gittikçe ciddi hale gelmeye başlamıştı. Hastanın idrarı boşaltılamadığı için uygulanan üreteral kateterizasyon başarısız olmuş ve hastanın protein olmayan azot serum seviyesi 120-150 mg/dl’ye yükselmişti (referans aralık: 25-50 mg/dl). Diyatermi tedavisi (yüksek frekanslı elektromanyetik akımların kullanıldığı tedavi) uygulanmış ancak olumlu bir sonuç alınamamıştı. Yapılan tedavilere rağmen Henrietta Lacks 4 Ekim 1951 yılında gece yarısı saat 12.15’de hayatını kaybetti.[3]
Henrietta Lacks ve HeLa Hücreleri
Şekil 2. Henrietta Lacks ve tıp dünyasında yaşanan 5 önemli gerçek. 1:HPV ye karşı kız çocuklarının aşılanması. 2:Hücrelerin nasıl genç kaldığının anlaşılması. 3:Çocuk felcinin ortadan kaldırılması 4:İnsan genomunun haritalanması. 5:Viroloji alanının oluşturulması
Henrietta Lacks’in servikal biyopsisi, hem klinik değerlendirme için patoloji bölümüne hem de Johns Hopkins Hastanesi Cerrahi Anabilim Dalı’ndaki Doku Kültürü Laboratuvarı’na araştırma amaçlı doku sağladı. 1951 yılında Johns Hopkins’te öğretim üyesi olarak uzun yıllar çalışan tıp doktoru George Gey doku kültürü laboratuvarının yöneticisiydi. Johns Hopkins’te görev alan Ross Harrison, Warren Lewis gibi önemli bilim insanları doku kültürü tarihine önemli katkılarda bulunmuşlardır.[4,5] Dr. Gey ve eşi Margaret Gey bu geleneği sürdürerek 1922 yılında Dr. Lewis ile birlikte doku kültürü üzerinde çalışmaya başladı. Dr.Gey’in çalışmaları intrasellüler (Hücre içi ) ve membran sitolojisine ek olarak endokrinoloji, kanser ve viroloji ile ilgili in vitro araştırmaları da içermekteydi.[4] Ancak yaptığı en büyük bilimsel katkı Henrietta Lacks sayesinde olmuştu. Henrietta Lacks hastanede tedavi edilirken, Dr. Gey Doku Kültürü Laboratuvarı’nda ‘normal ve hastalıklı dokuların organoidler ya da hücre kültürü şeklinde izolasyonu ve bunların korunması’ üzerine araştırmalar yapmaktaydı.[6] Bu araştırma için Dr.Gey ve ekip arkadaşları hastaneden cerrahi prosedürlerden elde edilen dokuları toplamaya başladı.[7] Yaklaşık 30 tane rahim ağzı kanseri örneği, Lacks Jinekoloji Kliniği’ne başvurduğu esnada Dr.Gey’in laboratuvarına gönderilmişti.[2] Laboratuvarda araştırmacı olarak çalışan Mary Kubicek, Henrietta Lacks’in biyopsi örneğinden alınan hücreleri silindir tüp tekniği (İng. roller-tube technique) ile kültüre almıştı. Kullandığı teknik ile hücreler sağlıklı bir şekilde çoğalmış ve doku kültüründe ilk ölümsüz insan kanser hücre hattı elde edilmişti. Bu hücre hattına HeLa adı verildi. Hücre hattının ismi Henrietta Lacks’in ad ve soyadının ilk iki harfini içerir. Ancak uzun yıllar boyunca bu hücre hattının orijinal ismi ‘Harriet Lane’, ‘Helen Lane’ gibi yanlış bir şekilde yorumlandı.[7,8] Kültürde önceden yapılan servikal karsinomlu veya normal servikal epitelyum hücrelerinin çoğaltılması oldukça zordu. Ancak Lacks’in agresif serviks adenokarsinom dokusundan alınan hücreleri başarılı bir şekilde çoğaltıldı.[9] 20 yıl sonra, cerrahi biyopsi ve otopsi ile Lacks’den elde edilen histopataloji preparatları tekrardan incelendi. İnceleme sonucunda adenokarsinomlu serviks hastasının tespiti ile başlangıç tanısının yenilenmesine karar verildi.[9] Servikal karsinom, oldukça kötü huyludur ve hastaların klinik tabloları hızlı bir şekilde kötüye gitmektedir.[10] Yakın zamanda yapılan çalışmalar, HeLa hücrelerinde HPV (insan papilloma virüsü) 18 DNA [11] içerdiği gösterilmiş ve HPV-18 pozitif HeLa hücreleri mikroRNA ekspresyonundaki değişikliklerle ilişkilendirilmiştir.[12] HPV18 agresif adenokarsinomlarla ilişkili olduğu için, HeLa hücreleri için elde edilen bu bulgular Dr. Gey’in kültür ortamında HeLa hücrelerinin hızlı bir şekilde büyümesine neden şaşırdığını açıklamaktadır. Rutin yapılan smear taramaları hızlı bir şekilde ilerleyen karsinomları tespit etme konusunda yetersiz kalabilmektedir. Uygulanan HPV aşısı ise bu tümörlerin önüne geçme konusunda oldukça umut vericidir.
Şekil 3. İlk ölümsüz hücre hattı: HeLa servikal kanser hücreleri
Gey ve ekip arkadaşları, 1952 yılında HeLa hücreleri ile ilgili bilgileri yayınladı. Yayınladıkları raporda bir dizi servikal karsinom olgusundan, erken intra epitelyal ve invaziv karsinomun büyüme potansiyelinin in vitro ortamda nasıl değerlendirileceği yer alıyordu.[13] Yapılan çalışmada sadece bir tür servikal karsinom hücresi 1 yıla yakın bir süre boyunca silindir tüplerde kültüre alındı. Kültür ortamı tavuk plazma medyumunu (besi yeri ortamı), sığır embriyo özünü, insan plasental kordon serumunu içermekteydi.[13] Dr. Gey’in doku kültürü için kullandığı silindir tüp tekniğinin bilime önemli katkıları olmuştur ve bu teknik başka bilim insanları tarafından da farklı çalışmalar için kullanılmıştır. Örneğin; John Enders ve ekip arkadaşları bu tekniği sinir sistemi olmayan dokularda poliomyelit (çocuk felci) virüsünün üretilmesi amacıyla kullanmıştır.[4]
Peki, ölümsüz olan ve güçlü bir şekilde çoğalan HeLa hücre hattı aslında göründüğü kadar mükemmel mi? Birçok yerde üretilmeye başlanan HeLa hücre hattı için yıllar geçtikçe hücre kültürü çalışmalarını etkileyebilecek bir bilgi ortaya çıktı: HeLa hücreleri diğer hücre hatlarını kontamine ediyordu. HeLa hücreleri ile türler arası çapraz kontaminasyon tür içi kontaminasyondan daha kolay bir şekilde tespit ediliyordu. Bu kontaminasyon ile ilgili ilk tanımlama 1960’lı yılların başında gerçekleşti.[15,16] 1967 yılına gelindiğinde, hücre hatlarındaki türler içi kontaminasyon Stanley Gartler adlı bilim insanının çalışması ile daha kolay tespit edilebilir hale gelmişti.[17] Gartler, Glikoz-6-fosfat dehidrogenaz (G6PD) ve fosfoglukomutaz (PGM) elektroforetik polimorfizmlerinin izoenzim analizi tekniğini kullanarak 19 adet başka insan hücre hatlarındaki belirgin HeLa hücre kontaminasyonunu tanımladı.[18] G6PD tip A varyantı cinsiyete bağlıdır ve daha çok Afro-Amerikan popülasyonunda bulunmaktadır. Fosfoglukomutaz geni otozomaldir ve 3 yaygın varyantı vardır. Tüm hücre hatlarında bu iki izoenzim varyantının bulunma olasılığı düşüktür. Yapılan çalışmalarda test edilen hücre hatlarının birçoğu beyaz ırktan alınmıştır. Gartler yaptığı çalışmalar sonucunda, hücre kültürü teknolojisinde gelişmelerin devam etmesi ile hem türler arası hem de tür içi kontaminasyonların meydana geleceğini, belirtmiştir.[18] Gartler çalışmasında G6PD alt tipinin kültürde meydana gelen çoklu bölünmeler nedeniyle değişebileceğini varsaydı, ancak sonrasında değişimin gerçekleşmediğini, izoenzimlerin hücre hatlarında zaman içinde ortaya çıkan stabilitesini ortaya koydu.[19]
1974 yılında, hayvan virüsleri ile enfekte olmuş 5 insan hücre hattı Sovyet Birliği’nden Amerika Birleşik Devleti’ne gönderildi. Tüm hücre hatlarının HeLa kökenli olduğu ortaya çıktı.[20] HeLa hücrelerinin diğer hücre hatlarını da kontamine etmesinin ortaya çıkması, Amerikan Kültür Koleksiyonu (ATCC; Manassas, Virginia) ve Kaliforniya’da bulunan Naval Biyobilimler Laboratuvarı’ndaki Hücre Kültürü Laboratuvarı tarafından doku kültürü stoklarının yeniden değerlendirilmesini gündeme getirdi.[20-27] ATCC ekibi 56 hücre hattından 27’sinin GPD6 tip A varyantına sahip olduğunu buldu. Yapılan daha ileri analizler hücre hatlarının hepsinde olmasa da birçoğunda HeLa belirteçlerine sahip olduğunu gösterdi. Yani birçok hücre hattı HeLa hücreleri tarafından kontamine olmuştu. Bu konu ile ilgili, orijinal hücre hatları ile kontamine edici HeLa hücreleri arasında somatik hücre hibridizasyonu hipotezi ortaya atılmıştır.
Günümüzde hücre kültürü kontaminasyonu hakkındaki tartışmalar içerisinde çelişkileri de barındırmaktadır. Artık kontamine hücre hatları HeLa hücre hattının çok daha ötesine geçmeye başladı. Yapılan bir çalışmada, insan meme kanseri hücre hatlarının hem türler arası hem de tür içi kontaminasyona sahip olduğu bulunmuştur. Yıllar süren birçok araştırma daha önce bildirilen hücre hatları ile ilgili çalışmaların sonuçlarını reddetmek için yanlış verileri açığa kavuşturmaya çalıştı. Hücre kontaminasyonu etkisinin araştırılması sadece sitoloji alanında ve hücre hatları çalışması ile sınırlı kalmadı. Örneğin; bir grup radyobiyoloji uzmanı insan böbrek hücrelerinde radyasyon dozları ile hücre ölümü arasındaki ilişkiyi araştırdı.[26] Buldukları sonuç şaşırtıcıydı. Çünkü insan böbreğinden elde ettiklerini düşündükleri hücrelerin aslında HeLa hücresi olduğu ortaya çıkmıştı.
HeLa hücre kontaminasyonunun ilk ortaya çıkışından bu yana 50 yılı aşkın bir süre geçti. Ancak günümüzde hücre kültürlerinde meydana gelen kontaminasyonlar bilim dünyasının önemli bir sorunu olmaya devam etmektedir. Kontaminasyon sorunları HeLa hücrelerinin ötesine geçmeye başlamıştır. Yapılan bir çalışmada, 93 kaynaktan 27’si tarafından sağlanan 252 insan hücresi hattından 45’inin kontamine olduğu saptandı.[28] Kontaminantların (saf mikroorganizma veya hücre kültürüne kazara bulaşmış istenmeyen mikroorganizmalar) çoğu tür içi kaynaklıydı. Önceki çalışmalarda kullanılan tekniklerin yanı sıra, her ne kadar geniş çapta uygulanmasa da DNA’nın mini-satelit (uydu) bölgelerinin amplifikasyonu (güçlendirme, artırma) [29] gibi daha hızlı ve daha kesin yöntemler kullanılmaya başlanmıştır.
Sonuç olarak hücre kültürü ile ilgili yapılan çalışmalar dünya çapında artmaya başlamış olsa bile cevaplanması gereken birçok soru bulunmaktadır. Moleküler biyoloji gibi önemli bilim dallarının gelişmesi ile bu soruların en doğru şekilde yanıtlanması umut edilmektedir. Bilimin olduğu her yer, mevcut olan soru işaretlerini yerini nitelikli cevaplara bırakarak yapılacak başka çalışmalara ışık tutacaktır.
Referanslar
1. Number, S. B. (1951). 92498. Baltimore, MD: Department of Pathology, The Johns Hopkins Hospital.
2. Jones Jr, H. W. (1997). Record of the first physician to see Henrietta Lacks at the Johns Hopkins Hospital: history of the beginning of the HeLa cell line. American journal of obstetrics and gynecology, 176(6), s227-s228.
3. Protocol, A. (1951). 23260. Baltimore, MD: Autopsy Records of The Johns Hopkins Hospital.
4. McGehee, H. A. (1975). Johns Hopkins--the birthplace of tissue culture: the story of Ross G. Harrison, Warren H. Lewis and George O. Gey. The Johns Hopkins Medical Journal, 136(3), 142.
5. Bang, F. B. (1977). History of tissue culture at Johns Hopkins. Bulletin of the History of Medicine, 51(4), 516-537.
6. Gey, G. O. (1954). Some aspects of the constitution and behavior of normal and malignant cells maintained in continuous culture. Harvey lectures, 50, 154-229.
7. Gold, M. (1986). A Conspiracy of Cells: One woman's immortal legacy-and the medical scandal it caused. SuNY press.
8. Culliton, B. J. (1974). HeLa cells: contaminating cultures around the world. Science, 184(4141), 1058-1059.
9. JONES, H. W., Mc Kusick, V. A., HaRPER, P. S., & Wuu, K. D. (1971). George Otto Gey (1899–1970): the HeLa cell and a reappraisal of its origin.Obstetrics & Gynecology, 38(6), 945-949.
10. Schwartz, P. E., Hadjimichael, O., Lowell, D. M., Merino, M. J., & Janerich, D. (1996). Rapidly progressive cervical cancer: the Connecticut experience. American journal of obstetrics and gynecology, 175(4), 1105-1109.
11. Meissner, J. D. (1999). Nucleotide sequences and further characterization of human papillomavirus DNA present in the CaSki, SiHa and HeLa cervical carcinoma cell lines. Journal of General Virology, 80(7), 1725-1733.
12. Martinez, I., Gardiner, A. S., Board, K. F., Monzon, F. A., Edwards, R. P., & Khan, S. A. (2008). Human papillomavirus type 16 reduces the expression of microRNA-218 in cervical carcinoma cells. Oncogene, 27(18), 2575-2582.
13. Gey, G. (1952). Tissue culture studies of the proliferative capacity of cervical carcinoma and normal epithelium. Cancer Res., 12, 264-265.
14. Scherer, W. F., Syverton, J. T., & Gey, G. O. (1953). Studies on the propagation in vitro of poliomyelitis viruses: IV. Viral multiplication in a stable strain of human malignant epithelial cells (strain HeLa) derived from an epidermoid carcinoma of the cervix. The Journal of experimental medicine, 97(5), 695-710.
15.Defendi, V., Billingham, R. E., Silvers, W. K., & Moorhead, P. (1960). Immunological and karyological criteria for identification of cell lines. Journal of the National Cancer Institute, 25(2), 359-385.
16. Brand, K. G., & Syverton, J. T. (1962). Results of species-specific hemagglutination tests on “transformed,” nontransformed, and primary cell cultures. Journal of the National Cancer Institute, 28(1), 147-157.
17. Gartler, S. (1967). Genetic markers as tracers in cell culture. National Cancer Institute Monograph, 26, 167-195.
18. Gartler, S. M. (1968). Apparent HeLa cell contamination of human heteroploid cell lines. Nature, 217(5130), 750-751.
19. Auersperg, N., & Gartler, S. M. (1970). Isoenzyme stability in human heteroploid cell lines. Univ. of British Columbia, Vancouver.
20. Nelson-Rees, W. A., Zhdanov, V. M., Hawthorne, P. K., & Flandermeyer, R. R. (1974). HeLa-like marker chromosomes and type-A variant glucose-6-phosphate dehydrogenase isoenzyme in human cell cultures producing Mason-Pfizer monkey virus-like particles. Journal of the National Cancer Institute, 53(3), 751-757.
21.Nelson-Rees, W. A., & Flandermeyer, R. R. (1976). HeLa cultures defined. Science, 191(4222), 96-98.
22. Nelson-Rees, W. A., Zhdanov, V. M., Hawthorne, P. K., & Flandermeyer, R. R. (1974). HeLa-like marker chromosomes and type-A variant glucose-6-phosphate dehydrogenase isoenzyme in human cell cultures producing Mason-Pfizer monkey virus-like particles. Journal of the National Cancer Institute, 53(3), 751-757.
23. Nelson-Rees, W. A., Flandermeyer, R. R., & Hawthorne, P. K. (1974). Banded marker chromosomes as indicators of intraspecies cellular contamination. Science, 184(4141), 1093-1096.
24. Lavappa, K. S., Macy, M. L., & Shannon, J. E. (1976). Examination of ATCC stocks for HeLa marker chromosomes in human cell lines. Nature, 259(5540), 211-213.
25.Nelson-Rees, W. A., & Flandermeyer, R. R. (1977). Inter-and intraspecies contamination of human breast tumor cell lines HBC and BrCa5 and other cell cultures. Science, 195(4284), 1343-1344.
26. Nelson-Rees, W. A., Flandermeyer, R. R., & Daniels, D. W. (1980). T-1 cells are HeLa and not of normal human kidney origin. Science, 209(4457), 719-720.
27.Nelson-Rees, W. A., Daniels, D. W., & Flandermeyer, R. R. (1981). Cross- contamination of cells in culture. Science, 212(4493), 446-452.
28. MacLeod, R. A., Dirks, W. G., Matsuo, Y., Kaufmann, M., Milch, H., & Drexler, H. G. (1999). Widespread intraspecies cross contamination of human tumor cell lines arising at source. International Journal of Cancer, 83(4), 555-563.
29. Silva, L. M., Montes de Oca, H., Diniz, C. R., & Fortes-Dias, C. L. (2001). Fingerprinting of cell lines by directed amplification of minisatellite-region DNA (DAMD). Brazilian journal of medical and biological research, 34(11), 1405-1410.
30. Şekil 1: https://www.smithsonianmag.com/smithsonian-institution/famed-immortal- cells-henrietta-lacks-immortalized-portraiture-180969085/
31. Şekil 2: https://www.statnews.com/2017/04/14/henrietta-lacks-hela-cells-science/ 32. Şekil 3: https://www.thoughtco.com/hela-cells-4160415