W czasopiśmie Science Translational Medicine opublikowano artykuł kwestionujący wyniki ponad 1000 naukowych badań guzów mózgu. Mówimy o eksperymentach przeprowadzonych na komórkach wyizolowanych z glejaka 50 lat temu. Okazało się, że te komórki faktycznie pochodzą z zupełnie innego źródła.
W kulturach komórkowych przeprowadza się wiele badań medycznych i biotechnologicznych. Początkowo pozyskiwane są z komórek izolowanych z tkanek ludzkich, zwierzęcych i roślinnych. Na przykład HeLa to linia komórek raka szyjki macicy od kobiety o imieniu Henrietta Lacks, która zmarła w 1951 roku. Nadal jest stosowany w farmakologii do testowania nowych rodzajów leków. Dzięki specjalnym enzymom HeLa są praktycznie nieśmiertelne i mogą się dzielić tyle razy, ile chcą, co bardzo przypomina organizmy z filmów science fiction. Z biegiem lat komórki rakowe ewoluowały, a niektórzy naukowcy nazywają je nawet nowym gatunkiem.
Badacze często korzystają z linii dostarczonych przez repozytorium ATCC (American Type Culture Collection) i inne banki hodowli komórkowych. Ponadto różne szczepy mikroorganizmów i produktów biologicznych są przechowywane w lodówkach tych organizacji. Kolekcja ATCC obejmuje ponad 3000 linii komórek ludzkich i zwierzęcych, 1200 hybryd (hybrydy komórek odpornościowych i rakowych), 4000 wirusów roślinnych i zwierzęcych, a także pierwotniaki, drożdże i grzyby.
Linia U87MG, być może jedna z najczęściej stosowanych kultur komórkowych w pracy naukowej, to komórki izolowane z ludzkiego glejaka. Jest to najczęstszy guz mózgu. Naukowcy przechwycili U87MG od 44-letniego pacjenta i od tamtej pory jest on przechowywany w ATCC. W bazie publikacji naukowych PubMed można znaleźć ponad 1700 artykułów (200 z nich w 2015 roku) poświęconych badaniom nad tą kulturą.
Naukowcy z laboratorium Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji, po długim badaniu U87MG, zastanawiali się nad autentycznością kultury zawartej w ATCC. Innymi słowy, naukowcy podejrzewali, że materiał, który został pierwotnie wyizolowany z guza, oraz U87MG pozyskany przez lekarzy i biologów z repozytorium, to komórki z różnych źródeł. Jeśli to prawda, wyniki wielu prac naukowych będą zagrożone. Obejmują one próby różnych leków hamujących wzrost glejaka. Trudno sobie wyobrazić, jak poważny błąd mógł spowolnić poszukiwania lekarstwa, które mogłoby uratować ludzi z guzami mózgu.
Aby poznać prawdziwe pochodzenie linii, naukowcy zastosowali podejście zwane pobieraniem odcisków palców DNA. Istota metody polega na tym, że sekwencja nukleotydów (cegiełek DNA) w genomie każdego żywego organizmu jest niepowtarzalna i może służyć do ustalenia pokrewieństwa genetycznego. Naukowcy zazwyczaj analizują krótkie powtórzenia tandemowe (znane również jako mikrosatelity) - małe fragmenty DNA (o długości 2-5 nukleotydów), które powtarzają się jedno po drugim od pięciu do 50 razy.
Komórki HeLa
Film promocyjny:
Zdjęcie: National Institutes of Health
Naukowcy porównali krótkie powtórzenia tandemowe w hodowlach komórkowych U87MG prowadzonych na Uniwersytecie w Uppsali (gdzie po raz pierwszy wyizolowano linię) i ATCC. Stwierdzono, że 12 z 14 powtórzeń ma różnice, co wskazuje, że dwie wersje linii komórkowej glejaka nie mają wspólnego pochodzenia. Naukowcy przeanalizowali następnie 19 innych linii komórkowych, które zostały użyte w ich laboratorium do badań nad guzami mózgu i żadna z nich nie odpowiadała oryginalnemu U87MG.
Udowodniwszy w ten sposób, że komercyjna hodowla komórek nie ma nic wspólnego z guzem, z którego rzekomo została wyizolowana, biologowie postanowili ustalić prawdziwe źródło tej linii. Przeanalizowali bazy danych, które przechowują informacje o różnych liniach komórek rakowych. Zastanawiali się, czy inne kultury mają podobny profil ekspresji genów. To ostatnie rozumiane jest jako zawartość w komórce produktów aktywnych genów (takimi produktami są cząsteczki RNA powstające w procesie transkrypcji). Do tego zadania naukowcy wykorzystali Encyklopedię Linii Komórkowych Raka (CCLE), która opisuje 1036 różnych linii wyizolowanych z guzów mózgu, piersi, jelit oraz innych tkanek i narządów.
Glejak
Zdjęcie: Christaras A
Okazało się, że linia komórkowa U87MG należąca do ATCC odpowiada hodowli wyizolowanej z guza ośrodkowego układu nerwowego. Zamieszanie jest prawdopodobnie spowodowane zanieczyszczeniem krzyżowym innym materiałem biologicznym.
To nie pierwszy raz, kiedy naukowcy stanęli przed problemem niewłaściwego wykorzystania linii komórkowych. Niektóre czasopisma medyczne i biologiczne nalegają, aby przetestować kultury użyte w publikowanych artykułach naukowych. Natura wymaga od autorów analizy DNA. Jednak w niektórych przypadkach, jak wykazali biolodzy, konieczne jest posiadanie informacji o profilu genetycznym pierwotnej tkanki. Naukowcy wzywają do odejścia od komercyjnych linii, takich jak U87MG, na rzecz sprawdzonych komórek glejaka hodowanych w odpowiednich warunkach.
Alexander Enikeev