Cellule HeLa: origine, usi e importanza nella ricerca

Le cellule HeLa sono una delle linee cellulari più utilizzate nella ricerca scientifica. Derivano da un tumore e possiedono una caratteristica straordinaria: sono cellule “immortalizzate”. Questo significa che, a differenza delle cellule normali, non smettono di dividersi dopo un certo numero di cicli, ma continuano a riprodursi senza limiti se coltivate in laboratorio.
Coltivare cellule in laboratorio, infatti, è sempre stato complesso. Le cellule comuni crescono e si dividono per un numero limitato di volte, dopodiché entrano in senescenza (fase in cui le cellule smettono di dividersi) e muoiono. La linea Hela, invece, supera questo limite naturale, offrendo ai ricercatori un ottimo modello sperimentale.
Ma facciamo un passo indietro e poniamoci alcune domande: qual è la storia delle cellule HeLa? Qual è la loro origine? Quali sono le loro caratteristiche?

Cellule tumorali HeLa

Le cellule tumorali HeLa hanno un’origine molto particolare: sono state isolate da un cancro della cervice uterina di Henrietta Lacks, una donna morta nell’ottobre del 1951 proprio a causa di questo male.
Henrietta Lacks era una giovane donna afroamericana, sposata e madre di cinque figli. Nel gennaio del 1951, si recò alla clinica ginecologica del Johns Hopkins Hospital a Baltimora. Da qualche tempo soffriva di cicli mestruali irregolari, dolori nella zona pelvica e la sensazione di avere un corpo estraneo nell’utero. Dopo alcuni esami, i medici le diagnosticarono un tumore alla cervice uterina.
Durante il ricovero, Henrietta fu sottoposta a una biopsia: le venne prelevato un campione del tessuto tumorale, che fu poi inviato al laboratorio del dottor George Otto Gey, un biologo cellulare. Gey iniziò a utilizzare quelle cellule per esperimenti scientifici, senza che Henrietta o la sua famiglia ne fossero informati. All’epoca, infatti, non esistevano leggi che regolamentassero il consenso informato, e il materiale biologico dei pazienti poteva essere usato liberamente per la ricerca.
La storia delle cellule HeLa ha avuto inizio proprio da quel momento: studiando queste cellule, George Otto Gey osservò che queste, rispetto alle normali cellule, si riproducevano ad un ritmo molto elevato e potevano essere mantenute in vita abbastanza a lungo. Tutto questo fu sorprendente, fino ad allora tutte le cellule coltivate in laboratorio riuscivano a sopravvivere per pochi giorni al massimo. Le HeLa furono le prime ad essere osservate che potevano essere divise più volte senza morire, motivo per cui divennero note come “immortali”.

La capacità di riprodurre rapidamente le cellule tumorali HeLa in un ambiente di laboratorio ha portato a molte importanti scoperte nella ricerca biomedica. Ad esempio, nel 1954, Jonas Salk le usò nella sua ricerca per sviluppare il vaccino contro la polio, ma non solo. Un ulteriore studioso, il virologo Southam, iniettò queste cellule in pazienti oncologici, detenuti ed individui sani, al fine di esaminare se il cancro potesse essere trasmesso ed esaminare se si potesse diventare immuni sviluppando una risposta immunitaria acquisita.

Cellule di HeLa: i telomeri e la loro immortalità

Come detto in precedenza, le cellule HeLa si dividono indefinitamente, per questo vengono definite immortali. Ma cosa le rende diverse dalle cellule normali?

Studi di laboratorio hanno mostrato che queste presentano la riattivazione di un enzima chiamato telomerasi. Questo enzima ha il compito di proteggere i cromosomi all’interno delle cellule. Ogni volta che una cellula del nostro organismo si divide, le estremità dei cromosomi, chiamate telomeri, tendono ad accorciarsi. Questo accorciamento progressivo porta a una perdita di informazioni genetiche contenute nei cromosomi e all’invecchiamento cellulare.

Nei cromosomi degli organismi superiori, il DNA è organizzato in una lunga doppia elica, e alle sue estremità ci sono delle strutture speciali chiamate telomeri, formate da sequenze di DNA e proteine che fungono da “cappucci protettivi”. Quando una cellula si divide, il meccanismo di duplicazione del DNA non riesce a replicare completamente le estremità dei cromosomi. Questo causa il progressivo accorciamento dei telomeri ad ogni divisione. Se non fosse presente l’enzima telomerasi, che allunga i telomeri aggiungendo piccole sequenze di DNA, i telomeri diventerebbero sempre più corti. Quando raggiungono una lunghezza critica, la cellula entra in uno stato chiamato senescenza e smette di dividersi. Questo limite di divisione cellulare è noto come limite di Hayflick, e nelle cellule umane si aggira tra le 50 e le 70 divisioni.

La telomerasi è attiva solo in alcune cellule che si dividono molto, come le cellule germinali, le cellule staminali e le cellule tumorali, mentre nelle cellule somatiche, cioè la maggior parte delle cellule del nostro corpo, è generalmente inattiva. Nelle cellule di HeLa, l’enzima telomerasi funziona in modo diverso rispetto alle cellule normali, perché c’è un cambiamento genetico che fa sì che venga prodotto in continuazione. Questo permette alle HeLa di dividersi senza mai fermarsi.

Applicazioni delle cellule HeLa

Le cellule HeLa, ottenute dal tumore cervicale di Henrietta Lacks, hanno giocato un ruolo cruciale nella ricerca biomedica e nello sviluppo di numerosi vaccini. La storia di queste cellule è, infatti, strettamente legata a molte scoperte fondamentali nel campo della medicina.
Infatti, grazie alla loro capacità di crescita veloce e resistenza a condizioni difficili, è stato possibile capire come funziona questa malattia e provare nuovi trattamenti terapeutici.

Queste hanno offerto agli scienziati un sistema sperimentale stabile e riproducibile per osservare i meccanismi cellulari legati alla proliferazione incontrollata. Uno degli aspetti più importanti è stato capire come le radiazioni influenzano le cellule tumorali. Le cellule di HeLa hanno permesso di studiare in laboratorio la risposta delle cellule cancerose alla radioterapia, aiutando a migliorare questa cura per chi combatte il cancro. Non solo, esse sono state fondamentali anche per scoprire il legame tra alcuni virus e il cancro. In particolare, hanno aiutato a capire come il Papillomavirus Umano (HPV) possa causare il cancro al collo dell’utero.

Questi studi, resi possibili proprio grazie all’utilizzo di questa linea cellulare, hanno rivelato i meccanismi con cui il virus trasforma le cellule sane in tumorali, aprendo la strada a strategie preventive e terapie più efficaci. Inoltre, durante la pandemia di COVID-19, le cellule HeLa hanno dimostrato ancora una volta la loro utilità. Anche se il virus non infetta direttamente queste cellule, gli scienziati le hanno modificate geneticamente per far sì che potessero “ospitare” il virus nei laboratori. Questo ha permesso di studiare come il virus entra nelle cellule e si replica, oltre a testare nuovi farmaci e vaccini in modo rapido ed efficace.

Tutto ciò ci permette di capire come le cellule HeLa, fin dalla loro origine e attraverso la loro storia, rivestano ancora al giorno d’oggi un ruolo fondamentale per la ricerca in ambito biomedico.