生物学

研究に使われる「HeLa細胞」とは?現役講師がわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。今回は「HeLa細胞」について学んでいこう。

HeLa細胞は生物学や医学の研究で使われる細胞だ。どんな特徴があるのか、どんな研究に使われるのかを見ていこう。また、賛否両論あるその”始まり”についても知ってほしい。

大学で生物学を学び、現在は講師としても活動しているオノヅカユウに解説してもらおう。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

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ライター/小野塚ユウ

生物学を中心に幅広く講義をする理系現役講師。大学時代の長い研究生活で得た知識をもとに日々奮闘中。「楽しくわかりやすい科学の授業」が目標。

HeLa細胞とは?

HeLa細胞(ヒーラさいぼう)とは、医療の基礎研究などで使われている、ヒトの培養細胞株です。1951年にジョージ・オットー・ゲイという生物学者によって確立されました。

ヒトの培養細胞としては最初の株であり、数多くの研究者がこの細胞を用いた実験を行ってきた歴史があります。

特徴

突然ですが、みなさんはがん(癌)という病気についてどれくらいご存知でしょうか?がんは遺伝子に異常が生じることで細胞の増殖、つまり細胞分裂が際限なく行われるようになり、組織を侵していく悪性腫瘍ができる病気です。

image by iStockphoto

際限なく細胞が分裂する、というのはがん細胞のもつ特徴の一つです。正常な体細胞であれば、細胞分裂には限界があります(ヘイフリック限界)。ある程度の回数細胞分裂を行うと、細胞は老化してアポトーシス(細胞死)にいたり、体から排除されるためです。

がん細胞は何らかの仕組みでその限界を突破し、コントロール不可能な増殖をし続けることで腫瘍になります。

HeLa細胞は、もともと癌細胞としてある患者の体内に存在していたものを分離し、培養した細胞株。そのため、非常に増殖能力が高く、細胞として不死であるという特徴があります。適切な環境で維持すれば、際限なく増殖させることができるのです。

ヒトの細胞を使わなくてはいけない実験をするとき、細胞の老化や分裂の限界を心配しなくてよい、というのはとても重要です。同じ細胞をずっと維持できれば、さまざまな実験を時間をずらして行うこともできます。

HeLa細胞が確立され、この細胞が世界中の研究者のもとで使われるようになってからは、それぞれの研究室で延々と細胞分裂を繰り返しているのです。

用途

HeLa細胞が確立されたころ、とくにこれが利用されたのがウイルス研究の現場でした。

ウイルスは普通の生物と違い、自分自身だけでは個体を増やすことができません。DNAやRNAをヒトなど他の生物の細胞にうちこみ、その細胞内でウイルスのからだをつくらせるのです。

image by Study-Z編集部

言い換えれば、ある程度の量のウイルスを確保し調べるには、生きた何らかの細胞に感染させ、数を増やす作業が必要ということになります。ヒトに感染するウイルスを研究するのであれば、生きた人の細胞が必要であることは言うまでもありません。

それまで研究が困難だったウイルスの類も、HeLa細胞に感染させ、増殖させる実験が可能になったことで研究が一気に進みました

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1955年にはポリオという感染症のワクチンが実用化された。ポリオは子どもがかかることが多い、手足にマヒが現れる病気で、場合によってはマヒが一生残ってしまう。大流行して大勢の死者がでることもあった。そんな恐ろしい感染症のワクチンがつくられる際にHeLa細胞が活躍したんだ。

他にも、細胞内のRNAに関する研究や、HeLa細胞と他の細胞を融合させる実験などが行われています。

これまでにHeLa細胞を使った実験の論文は数万本に及んでおり、ノーベル賞を受賞した研究にも使われました。この細胞株が生物学や医学の発展に重要な役割を果たしたという事実は、疑いようがありません。

問題点

半世紀以上にわたり各地で維持されてきたHeLa細胞には問題点も見つかっています。HeLa細胞のゲノムを解読すると、正常なヒトゲノムとは異なる塩基配列が多数確認されるのです。それどころか、正常なゲノムであれば2本で1セットになっている染色体が、3本以上のセットになっていることすらあります。

このような正常なヒトゲノムとの違いが、HeLa細胞確立時と同じものなのか、長年の細胞分裂で蓄積された突然変異なのかははっきりしません。HeLa細胞が分離されたころにはまだゲノム解読という技術はなかったため、はじめの状態のゲノムと比較検討することができないのです。

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DNAが二重らせん構造であるという発見が1953年。塩基配列を読む技術が開発されたのは1970年代だ。ヒトゲノムプロジェクトで人間のゲノムが解読されたのは2000年代なのだから、1950年代にゲノムを解読・保存することはできなかっただろうな。

ヒト由来の細胞ではあるものの、正常な細胞とは異なる塩基配列が多いHeLa細胞を実験に使うことに疑問を呈する科学者も出てきています。近年はiPS細胞などの技術も進展してきているので、将来的にはHeLa細胞の出番は少なくなっていくかもしれませんね。

HeLa細胞は誰の細胞か?

HeLa細胞について語るとき、その起源について言及しないわけにはいきません。HeLa細胞は自然に発生したわけではなく、“あるがん患者”から採取されたものであり、その背景には今の時代にも無視できない問題が転がっていたからです。

HeLa細胞のもともとの“持ち主”は、ヘンリエッタ・ラックス(Henrietta Lacks)というアメリカ・バージニア州に住む女性でした。細胞株の名前は彼女の名前からとられています。

1951年の2月、腹部に痛みを感じたヘンリエッタは病院を訪れました。彼女は子宮頸がんを発症していたのです。治療はうまくいかず、その年の10月にヘンリエッタは31歳で命を落としました。

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By EmwOwn work, CC BY-SA 3.0, Link

ヘンリエッタのはじめの治療の際、医師は本人に了承を得ないまま、彼女のがん細胞を採取していました

採取された細胞が培養され始めると、研究者たちは驚きます。ヘンリエッタからとられた細胞は、それまでのヒトの培養細胞よりも増殖力が強く、細胞の老化も見られないのです。実験で用いるのに最適な、あたらしいヒトの培養細胞株が誕生したことに研究者たちは歓喜しました。採取した患者が特定できないようHeLa細胞と名付けられたこの培養株は、前述の通り世界中で利用されるようになります。

しかしながら、HeLa細胞のもとの持ち主であるヘンリエッタ・ラックスは、自身の体の一部が実験に使われることなど知らないまま亡くなっていますよね。現代であれば倫理的に大問題となるでしょう。

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1950年代は今と考え方が違っていた。医療行為の中で患者当人から切除された細胞や臓器は、医師や研究所のものになると考えられていたのだそうだ。

1971年、ある科学誌で「HeLa細胞はヘンリエッタ・ラックスという女性から採取されたものだ」ということが公表されます。そしてヘンリエッタの死から20年以上たち、彼女の子どもがその存在を知ることになったのです。

「自分たちの母親の体の一部だったものが、知らないうちに世界中で実験に使われている」という事実は、衝撃的なものだったでしょう。HeLa細胞は医学の発展に大きく寄与しましたが、ヘンリエッタの家族はそれまで何も知りませんでした。

image by iStockphoto

ヘンリエッタの子どもたちは、母親の功績を正当に評価するよう声をあげただけでなく、医療の研究現場で得られるデータの倫理的な使用を求める活動などを行うようになりました。

HeLa細胞のゲノム情報が解明された後は、そのデータの公開をやめることをもとめ、データを削除させることにも成功しています。

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ゲノム情報は、その人のもつ究極的な個人情報だ。自身の母親のゲノムが世界中に公開されているとなると、血縁関係のある子孫の情報にもつながってしまうな。

今となっては、ヘンリエッタ・ラックスという名前が広く知れ渡り、彼女の細胞が(本人が知らず知らずのうちに)医学に大きく貢献したことが認められています。しかしながら本人や家族に同意を得ず、説明が不十分なままで細胞の採取が行われたという事実は、忘れてはならないことでしょう。

HeLa細胞が私たちにもたらしたもの

HeLa細胞は、私たちに医療の発展という恩恵をもたらすと同時に、医療倫理について考えさせる機会を与えました。

近い将来、遺伝子治療や再生医療など、患者個人の遺伝情報や細胞をあつかう先端医療が一般的になっていくと考えられます。一個人の遺伝的なデータや細胞をどのように管理するのか、許諾をどのように得るのか…十分な配慮が必要であることは、HeLa細胞のはじまりが教えてくれるのです。

イラスト使用元:いらすとや

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