胚プロジェクト百科事典

1958年から1961年にかけて、米国のLeonard HayflickとPaul Moorheadは、染色体の完全なセットでヒト細胞の株を培養する方法を実験室で開発しました。 以前は、科学者は正常なヒト細胞（二倍体）のような2つの完全な染色体を有する細胞を用いて細胞培養を持続させることができなかった。 その結果、科学者は二倍体ヒト細胞を代表する細胞の信頼できる供給源がなかったため、ヒト細胞生物学を研究することを強く要求した。 この実験では、HayflickとMoorheadは、両方の完全な染色体セットを保持する永続的なヒト細胞株を作成しました。 彼らはその後、細胞がfutureresearchのために生存可能なままであるように、培養物からサンプルを凍結する。 彼らはまた、細胞が分解して死ぬまでに一定の回数しか分裂できないことを指摘し、後にヘイフリック限界と呼ばれる現象を指摘した。 HayflickとMoorheadの実験は、humancell株に依存した発生生物学とワクチンの研究を可能にしました。

Hayflickは制御された環境で細胞を培養することに特化しています。 1958年、彼はペンシルベニア州フィラデルフィアのWistar Instituteに入社し、研究所の新しいディレクター、HilaryKoprowskiの招待で、細胞生物学とウイルスを研究した研究機関です。 KoprowskiはHayflickに、研究所の他の研究者の実験で使用された。 Hayflicklaterは、しかし、彼は細胞培養の方法と限界を研究するための機会として彼の研究課題を使用したことを思い出しました。 細胞を培養するために、HayflickはWistarの同僚であるPaul Moorheadを募集し、細胞と染色体の構造と機能を研究しました。

正常なヒト細胞培養の長寿の欠如科学者が行うことができる実験室では限られた研究。 Cellculturesによって、科学者は研究の使用のためのガラス製品のincontrolled条件の細胞の人口を育てます。 研究者は、通常、成長培地、溶解した塩、糖、および他の細胞栄養素を含む溶液を含むガラス製品またはペトリ皿中の培養物を成長させる。 20世紀の前半を通して、研究者は、すべての正常で健康な細胞培養物が、1912年に生物学者Alexis Carrelによって米国で発表された以前の発見に基づいて無期限に分 しかし、実際には、研究者は正常細胞で無限の分裂を観察しなかった。その代わりに、培養中の細胞は最終的に分解され、死亡した。 科学者は、細胞がその栄養素のすべてのculturegrowth培地を枯渇させたため、またはlaboratorytechniciansが細胞の成長のための理想的な環境条件を維持できなかったために細胞が劣化したと主張した。 不死細胞株と呼ばれる連続的にinlaboratory設定を分割した唯一のヒト細胞は、癌細胞から派生した細胞であった。 これらの細胞株は、ヒト細胞生物学のいくつかのaspectsofのみを表しました。

二十世紀半ばには、medicalresearchersは癌の原因を説明することができず、HayflickやMoorheadを含む多くの科学者は、特定のウイルスが癌の成長を引き起こすと仮定しました。 多くの微生物学者が医学研究で癌性細胞株に由来する細胞を使用していたが、ワクチンが細胞自体に含まれる可能性のある癌を引き起こすウイルスで汚染されることを心配していたため、ワクチンの開発には一般的に使用されていなかった。 さらに、癌性株からの細胞は、その一定の分裂のために、ヘテロロイドであり、正常なヒト細胞よりも染色体の数が多いか少ないかのいずれかを有していた。 ヘテロロイド細胞は、多くの世代の細胞培養にわたって連続的な細胞分裂に起因することが多い。

HayflickとMooreheadは、癌性細胞株からの細胞のように、多くの世代にわたって培養できるヒト細胞を生産したが、細胞の二倍体数の染色体を保存し、理論的な癌 彼らは1961年に出版された”The Serial Culture of Human DiploidCell Strains”に実験を記述した。

HayflickとMoorheadは、実験室で長時間培養することができるヒト細胞の株を開発しようとしましたが、まだ染色体の二倍数を保持していました。 彼らは、すでに成長している培養物から二倍体ヒト細胞の小さなサンプルを新しい成長環境に移植すると、培養中の二倍体細胞の数が大幅に増加すると仮説を立てた。 HayflickとMoorheadは、少量の二倍体細胞を凍結すると、細胞を殺すことなく細胞増殖と分裂を一時停止すると提案した。 凍結した細胞は、研究者が必要とするまで保存することができ、その時点で凍結した細胞を正常な細胞活性に回復させることができた。HayflickとMoorheadは、解凍後、それらの栽培された細胞は他の系統からの細胞のようなヘテロロイドにならず、二倍体の染色体セットを保持すると予測した。

HayflickとMoorhead’s experimentは、長期的な研究用途のために実験室でヒト二倍体細胞を成長させる方法を作成し、それらの細胞株が癌性増殖に寄与したかどうかをHayflickとMoorheadは最初に実験室のgrowthculturesでヒト細胞を成長させ、細胞の小さなサンプルを新しい容器に移植して追加の細胞培養を行い、後の研究のために細胞を保 次に、凍結細胞がまだ研究のために実行可能であるかどうかをテストするために、HayflickとMoorheadthawed凍結細胞とそれらから細胞培養物を成長させようとしました。最後に、彼らはそれらのヒト二倍体細胞株のサンプルを生きている組織に移植して、癌性増殖につながったかどうかを確認しました。

倍体ヒト細胞株を開発するために、HayflickとMoorheadは、中止された胎児から回収された25の異なる組織から細胞を栽培し始めました。 これらの細胞は25種類のヒト細胞株となり、数値的にはWI-1からWI-25と命名された。 WIはwistar Instituteの略で、セルストレインが開発されました。 HayflickとMoorheadは胎児組織を使用しました成人細胞よりも、胎児細胞が線維芽細胞に容易に発達し、ほとんどの身体組織に構造的支持を提供する特殊な細胞で 線維芽細胞は細胞培養中で急速に増殖し，連続的に増殖し，研究のための細胞が豊富であるため，実験室細胞培養に適していた。 ＨａｙｆｌｉｃｋとＭｏｏｒｈｅａｄは各組織サンプルを小さく薄いスライバーに切断し，栄養豊富な成長培地で満たされたガラスボトルの内壁に移植した。 HayflickとMoorheadthenは、細胞培養物の成長を開始するために、定期的に新鮮な供給と成長培地を交換し、三日間暖かい環境に各細胞株の組織被覆ボトルを置きました。

Hayflick andMoorheadは、細胞がガラスボトル全体をコーティングするまで培養物を成長させました。 次いで、胎児細胞の各試料を、プロセスと呼ばれる継代培養によって細分化した。 継代培養中に，ＨａｙｆｌｉｃｋとＭｏｏｒｈｅａｄは細胞の小さなサンプルを除去し，成長培地で満たされた新しいガラス瓶の壁にそれらの細胞を移植し，同じ細胞株のｎｅｗｃｅｌｌ培養を作成した。 それぞれの新しい細胞は、それ自体が指数関数的に成長するcellstoの総数を可能にする、同じ方法によってfurthersubcultivatedすることができる細胞の新世代をcultureconstitutしました。 HayflickとMoorheadは残りの細胞のサンプルを小さな部分に分け、それらを凍結して細胞の成長を一時停止させ、それ以上の細胞分裂を停止させた。

HayflickとMoorheadは、細胞培養物が成長を停止し、劣化し始めた時点で、約十ヶ月のために週に二回継代培養細胞を続けました。HayflickとMoorheadは、細胞が増殖培地中の細胞増殖の有毒な生成物の蓄積のために分裂を停止したと仮定した。 HayflickとMoorheadは、毒素の可能性のない新鮮な成長培地を導入しようとしましたが、細胞培養は次の数ヶ月にわたって劣化して死ぬことを続けました。 しかし、同じ増殖培地中に置かれた他の細胞培養物は分解しなかったし、死んだ。 研究者らは、細胞についての何か彼らの環境ではなく、彼らが悪化し始める原因となった。

HayflickとMoorheadは次に、彼らが凍結した細胞がまだより多くの細胞培養を成長させるために使用できるかどうかを判断しようとしました。 細胞の小さなサンプルを解凍した後、HayflickとMoorheadガラス瓶の壁に細胞を移植しました。 彼らは再び増殖培地でそれらを培養し、凍結後でさえも、細胞はまだ新しい培養物で成長し、それ自体が継代培養される可能性があることを発見した。 以前の凍結または継代培養にかかわらず、研究者は二倍体ヒト細胞培養物からのサンプルを使用して、より多くの二倍体ヒト細胞培養物を成長させることができた。 HayflickおよびMoorheadは実験室のculturesnearly無期限に育てることができるadiploid人間の細胞の緊張を作成した。

HayflickとMoorheadはその後、新しい培養物で増殖した細胞が二倍体であるかどうかを調べた。 実験について書いているとき、彼らは彼らがそれらを多世代にわたって成長させたので、それらが二倍体のままではないかもしれないことを心配していたと言いました、そしてそれは異倍体につながる可能性があります。 Lightmicroscopesを使用して、HayflickおよびMoorheadは染色体が明瞭なandeasily見られるとき、細胞分裂の中期のduringtheの細胞のサンプルを見ました。 彼らは250の染色体の数を数えました個々の細胞は、まだ染色体の二倍体数を持っていたどのように多くの細胞の推定値を得るために。 HayflickとMoorheadは、細胞の97％以上が二倍体であったことを決定しました。 ＨａｙｆｌｉｃｋとＭｏｏｒｈｅａｄは，胎児細胞の連続培養と凍結の彼らのプロセスは二倍体ヒト細胞株を保存するための有効な方法であると結論した。 最後に、HayflickとMoorheadは、彼らの細胞株が癌を引き起こさないことを示す必要がありました。

癌細胞から作られた不滅の細胞株の問題は、研究者が細胞が癌を引き起こすウイルスを含む可能性があると仮説を立てたことであった。 彼らのnewcell株が癌を引き起こさなかったことを確認するために、HayflickとMoorheadは生きている組織のtheWI-25細胞株をテストしました。 彼らはWI-25系統を選択したが、それは最も細分化されており、癌を引き起こす最もlikelycell系統であったからである。 したがって、そうでなければ、他の株のどれもどちらもそうではない可能性がありました。

研究者は、WI-25細胞株からの細胞を五つのlivinghamstersの頬の袋に移植した。 実験対照群として、彼らはまた、癌性細胞株に由来する細胞を持つ五つの他のハムスターの頬パウチを移植しました。 最初は、癌を発症する初期の徴候である結節が現れた両方のハムスターのチェックポーチに入っています。 しかし、WI-25セルを移植したハムスターのほぼすべての結節は消失し、癌細胞株からの細胞を移植したハムスターの結節はすべてサイズが増加していた。 Hayflickand Moorheadは、それらの継代培養細胞が癌を引き起こさなかったという予測を確認するために、残りの結節の生検を行った。生検では、癌性細胞株から細胞を移植したハムスターの結節は実際に癌性であり、WI-25細胞結節は移植部位の炎症および出血によるものであることが示された。

HayflickとMoorheadはまた、同様のヒト細胞株WI-1を死にかけている癌患者の筋肉組織に移植しました。彼はまた、癌細胞株からの細胞を他の5人の末期癌患者に移植した。 ハムスターのように、最初に結節が成長した両方のグループの移植部位で。 数日後、wi-1細胞結節は後退し始め、結節は癌性細胞株からの細胞を移植した入院患者を増殖させた。 週の終わりに、ほぼすべてのWI-1結節が消失していた、とHayflickとmoorheadは、両方のグループの残りの結節を生検しました。 生検の結果は、癌性細胞結節がヘテロロイド細胞であり、WI-1結節は二倍体および非癌性であったことを示した。 彼らが1961年に発表したHayflickand Moorheadの調査結果は、ヒト二倍体細胞が、異倍体または癌自身になることなく、癌性細胞株のように多くの世代にわたって増殖することができることを実証した。

この結果は、発生生物学と科学研究の理解に即時かつ永続的な影響を与えました。 彼らの実験の結果は、正常な細胞は、時間の経過とともに分解する細胞培養の観察にもかかわらず、培養中に無期限に成長したというCarrelの1912年の仮説を Carrelは、実際には細胞が悪化し、老化するように見えるのは、細胞の不完全な実験室の成長条件によるものであることを示唆していた。Carrelは、理想的な条件下では、培養中の細胞は無期限に分割され、効果的に不滅の細胞株として作用する。しかし、HayflickとMoorheadの調査結果は、老化する無生物は細胞レベルで起こり、老化と呼ばれるプロセスであり、細胞は分解されて死ぬ前に限られた数の分裂しか受けられないことを示した。 彼らの実験の間、HayflickとMoorheadは胎児細胞を継続的に培養し、古い成長培地を新鮮で栄養豊富な培地に置き換えることを試みました。 しかし、彼らは約40〜60世代後に、細胞が再生するのではなく死ぬようになったことを発見し、これは後にHayflick limitと呼ばれる現象です。 その結果、理想的な条件下でさえ、細胞は無期限に培養することができないことが示された。

HayflickとMoorheadのヒト二倍体細胞の連続培養法は、科学者が研究のために二倍体ヒト細胞の豊富な供給を維持するのにも役立った。 ByHayflickとMoorheadの計算では、単一のヒト細胞株は、ほぼ20メートルトンのofviable細胞を生産するのに十分な時間を継代培養することができました。 技術的には不滅ではありませんが、その供給は実用的な研究目的のために無尽蔵になるでしょう。

さらに、生存可能な二倍体ヒト細胞の作成は、ワクチン研究を可能にした。HayflickとMoorheadは、彼らのヒト細胞株がハムスターやヒトで癌を引き起こさないことを示したので、それらの株は、いくつかの癌を引き起こす薬剤でワクチンを汚染 その後、WI-38のような同様に派生したヒト細胞株は、風疹や水痘のような小児疾患のワクチンの基礎となった。

多くの研究者がHayflickとMoorheadによるヒト細胞株の開発を歓迎しているが、カトリック教会を含むいくつかは、宗教的な理由でワクチンの開発に中止された胎児材料の使用を不承認としている。 TheVaticanは後で彼らが胎児のティッシュから得られるdevelopmentofワクチンの方法に、ない病気を防ぐ個人の使用のofthoseワクチン反対したことを述べた。

HayflickとMoorheadは、ヒト細胞が二倍体数の染色体を維持しながら実験室で正常に培養できることだけでなく、連続的な継代培養を通じて細胞をほぼ無期限に維持できることを実証した。 さらに、彼らの実験は、後にHayflick limitと呼ばれる細胞分裂培養の限界をさらに研究するためのHayflickの基礎を築いた。 HayflickとMoorheadの発見は、研究のために豊富なヒト細胞を提供することによって、発生生物学とワクチン開発におけるさらなる実験を可能にした。