UW 研究者解開不死細胞 HeLa 的遺傳密碼

UW researchers report on genome of aggressive cervical cancer that killed Henrietta Lacks
http://www.washington.edu/news/2013/08/07/uw-researchers-report-on-genome-of-aggressive-cervical-cancer-that-killed-henrietta-lacks/

By Bobbi Nodell, August 7, 2013

一個來自華盛頓大學（UW）的團隊將世上第一個不死細胞株，稱為 HeLa（海拉）的基因組進行全面描繪。此細胞株源自於 1951 年殺死 Henrietta Lacks 的侵襲性子宮頸癌。她是一位 31 歲的非裔美人菸草農夫以及五個孩子的媽 -- 2010 年紐約時報銷售冠軍《The Immortal Life of Henrietta Lacks／海拉細胞的不死傳奇 (遠流出版)》的主題。他們也將是第一個依照新的、與 Lacks 家族討論後所確立的 NIH HeLa 基因組資料政策來發表的團體。

Lacks 家族未曾因細胞運用（那創造出數百萬美元的產業）而獲得任何補償。而且他們也未曾被告知該資訊如何被運用 -- 直到現在。

"所產生的 HeLa 細胞株全基因組序列是一個有價值的資源，利用這些細胞的研究，很可能導致新的生物學洞見，" Eric D. Green 表示，隸屬 NIH 的國家人類基因組研究所主任。"我們十分感謝 Lacks 家族同意這個架構的建立，那使得這些珍貴資料得以為研究者所用。"

這個 UW 研究，發表在 8/8 的 Nature 期刊上，拼湊出人類乳突病毒（human papillomavirus，HPV）基因組的複雜插入。該 HPV 基因組包含自己的一套癌症基因，那插入 Lacks 基因組附近的一處致癌基因（oncogen，一種自然產生的基因，當變異時會引發癌症）。研究者證明，雜亂的 HPV 基因組（scrambled HPV genome）與致癌基因相鄰會導致致癌基因的活化，這很可能解釋 Lacks 的癌症與 HeLa 細胞株的侵略性。

"對細胞接下來會出什麼差錯來說，這在某種意義上是一種完美風暴，" Andrew Adey 表示，UW 基因組科學的博士生以及這項研究的共同第一作者。"HPV 這個病毒以「也許是最糟糕的可能方式」插入到她的基因組中。"

科學家長久以來試圖要在培養皿中複製（reproduce）細胞，但它們最後都死去。然而，HeLa 細胞 -- 1951 年取自於 Lacks -- 每 24 小時就重複一整個世代，而且不曾停止。

HeLa 細胞也因此在將近七萬六千篇的 PubMed 論文摘要中被提及，而且也被視為上世紀的最大醫學奇蹟之一。這些細胞允許科學家不需要利用活人就能夠進行實驗並導致重大醫學突破，包括小兒麻痺疫苗、複製（cloning）以及協助開發用來治療重大疾病，如疱疹、白血病、流感、血友病與帕金森氏症，的藥物。

只是，為何只有 Lacks 的細胞能在培養皿中複製，而其他則否，一直是個謎。

作者們表示，他們的研究也許能解釋 -- 至少在某部份上 -- 為何 HeLa 如此獨特。此外，他們發現，HeLa 細胞株的基因組（那如果沒有複製幾十億次，少說也有數百萬次）依然相對穩定。他們亦表示，他們的結果能幫助其他研究者透過不死化（immortalized）細胞株的研究來研究癌症。

"我們證明了全面分析 -- 透過所謂的單體型（haplotypes）-- 在特徵化癌症基因組與外基因組（epigenomes，表觀基因組）中的價值，" 研究者 Jay Shendure 表示，UW 基因組科學副教授以及《The haplotype-resolved genome and epigenome of the aneuploid HeLa cancer cell line（非整倍體 HeLa 癌症細胞株之基因組與外基因組的單體型分析）》這篇 Nature 論文的資深作者，

「單體型」簡單的說，就是藉由分離出哪些遺傳變異出現在每一個染色體的每個拷貝上，從而對基因組、遺傳多樣性（genetic diversity）、遺傳溯源（genetic ancestry）提供一個更完整的描述和詮釋。

雖然個人的人類基因組定序愈來愈常見，但這些基因組幾乎都未使用單體型分析。在這項研究中，單體型對於揭開驅使 Lacks 癌症的最初事件至關緊要。

為了在 Nature 上發表他們的研究，UW 團隊需要使他們的資料能被其他研究者所用。而這也是 NIH（本研究資助者）介入及開啟與 Lacks 家族對話之處。

基因組（genome，基因體）-- 一個多達數十億個字母的字串，那詳述 HeLa 細胞組成的遺傳資訊 -- 能被轉譯成個人化的遺傳資訊，例如：某個人發展出某種疾病（包括酗酒、阿茲海默症與雙極性精神失調 (躁鬱症)）的傾向。

在三月時，一個歐洲團隊將另一種 HeLa 品種的基因組定序，發表結果並將資料放在公開存取的網站上。這導致《海拉細胞的不死傳奇》作者 Rebecca Skloot 在紐約時報的 Op-ed（社論對頁專欄）上所掀起的、科學上的強烈抗議。

"想想看，如果某人將你的 DNA 送到許多公司的其中一家，些公司承諾會告訴你你的基因如何描述你，" Skloot 在 3/23 的評論《The Immortal Life of Henrietta Lacks, the Sequel／海拉細胞的不死傳奇，續集》中寫道。"現在想想看，他們將你的遺傳資訊公佈到網路上，而且還標上了姓名！"

Skloot 提到，壽險、失能保障與長期照護會歧視（discriminate against）有某些症狀的人。

這個歐洲團體稍後道歉並撤下資料。

這個爭議促使 NIH 設立標準，那亦將在 8/8 發表。 NIH 與 Lacks 家族成員會面，而其中二位將坐在 NIH 裡面的一個諮詢委員會上授權，Larry Thompson 表示，隸屬 NIH 的國家人類基因組研究所所長。

他表示，Lacks 家族的年輕一代了解到，科技已如此進步，以至於現在任何人都能夠將細胞定序以取得遺傳資料。

"沒有辦法再將基因塞回瓶內了，" Thompson 說。

Wylie Burke，知名的生命倫理學家（bioethicist）以及 UW 的生命倫理與人文科學系系主任，表示：NIH 在接觸 Lacks 家族並了解他們的顧慮上做了一件很棒的事。她說，許多人很可能不了解「其遺傳資料將可從聯邦知識庫（repository）取得」的意義。

"如果沒有參與者提供他們的檢體，我們無法做研究，" 她說。"我們已完成焦點團體而人們也知道資料將如何被使用。他們珍視作出貢獻的機會，但想要獲得尊重。"

其他對此研究有所貢獻的研究者包括共同第一作者 Jacob Kitzman 與 Joshua Burton 以及 Joseph Hiatt、Alexandra Lewis、Beth Martin、 Ruolan Qiu 還有 Choli Lee。

這個計畫因 NIH 與 Washington Research Foundation 的支持才得以成為可能。

※ 相關報導：

＊ The haplotype-resolved genome and epigenome of the aneuploid HeLa cancer cell line
http://www.nature.com/nature/journal/v500/n7461/full/nature12064.html

Andrew Adey, Joshua N. Burton, Jacob O. Kitzman,
Joseph B. Hiatt, Alexandra P. Lewis, Beth K. Martin,
Ruolan Qiu, Choli Lee, Jay Shendure.
Nature 500, 207–211 (08 August 2013)
doi: 10.1038/nature12064

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