헬라 세포
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1. 개요
HeLa 세포는 1951년 자궁경부암으로 사망한 헨리에타 랙스의 암세포를 배양하여 확립된 최초의 인간 세포주이다. 이 세포는 소아마비 백신 개발, 암 연구, 유전학 및 세포 생물학 연구 등 다양한 분야에서 활용되었으며, 5천만 톤 이상 증식되었고 11,000개 이상의 관련 특허가 존재한다. 그러나 랙스 가족에게 알리지 않고 채취되었고, 다른 세포를 오염시키는 문제도 발생했다. 헬라 세포를 새로운 종으로 분류하려는 시도도 있었지만, 과학계에서는 일반적으로 받아들여지지 않고 있다. 헬라 세포와 헨리에타 랙스의 이야기는 여러 미디어를 통해 대중에게 알려졌으며, 대한민국에서도 암 연구 및 바이오산업 분야에서 헬라 세포가 활발하게 활용되고 있다.
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헬라 세포 | |
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기본 정보 | |
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명칭 유래 | 헨리에타 랙스(HeLa) |
발견 연도 | 1951년 |
최초 배양 | 조지 오토 게이(George Otto Gey) |
종류 | 불멸화 세포주(不死化細胞株) |
특징 | |
주요 연구 분야 | 암 연구 바이러스 연구 유전자 지도 작성 다양한 생물학적 연구 |
오염 | 다른 세포주 오염 사례 다수 보고 |
기타 | |
활용 | 소아마비 백신 개발 암 연구 에이즈 연구 유전자 지도 작성 방사능 영향 연구 체외 수정 연구 |
2. 역사
1951년, 헨리에타 랙스는 질 출혈 증상으로 존스 홉킨스 병원에 입원하여 자궁경부암 치료를 받았다.[9] 이 과정에서 그녀의 동의 없이 자궁경부 조직 샘플이 채취되었고,[10] 이 샘플은 조지 오토 게이의 연구실로 보내져 세포 배양에 사용되었다. 게이의 실험실 조수 메리 쿠비체크는 롤러 튜브 기술을 사용하여 세포를 배양했는데, 이전 표본들과 달리 랙스의 세포는 20~24시간마다 두 배로 증가하며 빠르게 성장했다.[9][11]
게이는 이 세포를 배양하여 의학 연구에 큰 영향을 줄 수 있는 최초의 인간 세포주 in vitro 배양에 성공했다. 그는 이 세포를 과학 발전을 위해 요청하는 모든 과학자에게 자유롭게 제공했다. 그러나 랙스나 그녀의 가족은 세포 채취에 대한 허가를 받지 못했다.[12] 당시에는 수술, 진단 또는 치료 중에 폐기되거나 얻은 재료는 의사 또는 의료 기관의 소유였기 때문에 환자나 친척에게 알릴 필요가 없었다.[13]
세포 배양은 헨리에타 랙스의 이름과 성의 처음 두 글자를 따서 "HeLa"로 명명되었다. 1973년 네이처지에 질의가 실리기 전까지 "HeLa" 세포주는 "헬렌 레인" 또는 "헬렌 라슨"으로 잘못 알려져 있었다.[4][14]
HeLa 세포는 다른 세포주와 마찬가지로 기본 세포 생존 조건이 충족되면 실험실에서 무제한으로 분열할 수 있어 "불멸의" 세포주라고 불린다. 여러 균주가 존재하지만, 모든 HeLa 세포는 랙스에게서 제거된 동일한 종양 세포에서 유래한다. 배양된 HeLa 세포의 총 수는 헨리에타 랙스의 신체에 있던 총 세포 수를 훨씬 초과한다.[18]
2. 1. 기원
1951년, 존스 홉킨스 대학교 병원에서 헨리에타 랙스에게서 수술로 절제된 암성 종양에서 채취한 암세포가, 같은 대학교의 생물학자인 조지 오토 게이에 의해 배양되어 세포주로 확립되었다.[71][72]19세기 시드니 링거의 개구리 심장 배양, 1885년 빌헬름 루의 닭 배아 신경절 배양 등 조직 수준에서 시작된 동물의 생존 세포를 실험실에서 배양하는 세포 배양 (또는 조직 배양) 기술은, 1907년 로스 해리슨이 개구리의 신경 세포 배양에 성공하면서 세포 수준으로 발전했다. 이후 생쥐 등 포유류를 포함한 다양한 동물의 세포가 배양되었다. 그러나 인간 유래 세포를 안정적으로 수 주간 배양하는 것은, 해리슨의 실험 이후 약 50년간 많은 연구자들이 도전했지만 아무도 성공하지 못했다.
1940년 윌턴 얼과 함께 세계 최초의 주화 세포(안정적으로 증식을 반복하는 세포)인 L세포를 생쥐에서 만드는 데 성공한 조지 오토 게이는, 당시 세포 배양 연구의 제일인자였다. 그 역시 인간 세포 배양에 도전하고 있었는데, 1951년 2월 8일, 근무하던 존스 홉킨스 병원에서 자궁경부암으로 진찰을 받은 헨리에타 랙스의 작은 병리 절편을 입수했다. 그는 이 절편으로부터 세계 최초의 인간 세포주 배양에 성공했고, 그녀의 이름에서 알파벳 두 글자씩을 따서 HeLa 세포라고 명명하여 발표했다.
이 세포는 환자인 헨리에타 랙스에게 알리지 않고 배양되었다. 1950년대 당시에는 절제된 조직이나 외과 수술, 치료·진단 중에 얻은 재료는 의사 및 (또는) 의료 연구소의 것이라고 생각되었으므로, 환자나 그 가족에게 설명하고 동의를 얻을 필요가 없었기 때문이다. 이 때문에 처음에는 그 세포주가 랙스의 이름을 숨기기 위해 "헬렌 레인" 또는 "헬렌 라슨"을 따서 명명된 것으로 알려졌다.
헨리에타 랙스는 1951년 10월 4일 자궁경부암으로 사망했지만, 그녀의 자녀들이 이 세포에 대해 우연히 알게 된 것은 20년이 넘어서였다. 이 기간 동안에도 HeLa 세포는 다양한 실험실에서 사용되었고, 상업적으로도 취급되었지만, 그 이익의 일부를 그녀의 가족이 받지 못했다. 이 문제는 나중에 존 무어 대 캘리포니아 대학교 이사 소송 (en)이 캘리포니아 주 대법원에 제기되었을 때 참고 사례가 되었고, 법정은 적출된 조직, 세포는 그 사람의 것이 아니라 상업적으로 취급해도 좋다고 판결했다.
HeLa 세포는 계대 배양되어 있으며, HeLa에서 유래한 여러 주 (HeLa S3 등)도 존재한다. 이들을 포함하여, 모든 HeLa 세포는 랙스에게서 절제된 같은 종양 세포의 후손이다.
시간이 지남에 따라 의료 윤리가 중요하게 여겨지게 되었고, 2013년 유럽 분자 생물학 연구소가 HeLa 세포의 게놈 일부를 공표한 것도 랙스 유족의 개인 정보 보호 관점에서 비판을 받았다. 이 때문에 현대에는 미국 국립 보건원이 HeLa 세포의 게놈 이용에 앞서 랙스 가문의 사전 승인을 얻는 등 규칙을 만들고, 기업·연구 기관의 기부 등 헨리에타 랙스에 대한 헌정을 하고 있다.[71]
2. 2. 윤리적 문제와 논란

랙스의 사례는 20세기 의학에서 사전 동의가 부족했던 많은 사례 중 하나이다. 조직 기증자와 의사 간의 소통은 거의 없었고, 환자의 동의 없이 세포가 채취되었으며, 환자들은 세포가 무엇에 사용될지 알지 못했다.[19] 랙스가 치료를 받고 조직을 채취한 존스 홉킨스 병원은 볼티모어 지역에서 아프리카계 미국인 환자들이 무료 진료를 받을 수 있는 유일한 병원이었다. 이 병원의 분리된 구역에서 무료 진료를 받은 환자들은 종종 자신도 모르는 사이에 연구 대상이 되었다.[19] 랙스의 가족 또한 그녀의 환자 파일에 접근할 수 없었고, 누가 HeLa 세포를 받는지, 무엇에 사용될지에 대해 아무런 발언권이 없었다. HeLa 세포가 과학계에서 널리 사용되고 더 빈번하게 사용되면서 랙스의 친척들은 재정적 혜택을 받지 못했고, 여전히 제한적인 의료 혜택을 받으며 살았다.[20][14]
1990년 캘리포니아 주 대법원의 ''Moore v. Regents of the University of California'' 사건에서는 연구를 위해 채취된 조직 샘플의 소유권 문제가 제기되었다. 법원은 사람이 폐기한 조직과 세포는 그의 재산이 아니며 상업화될 수 있다고 판결했다.[28]
랙스의 사례는 1991년 공통 규칙 제정에 영향을 미쳤다. 공통 규칙은 의사가 환자에게 연구에 대한 세부 사항을 알리고, 공개 여부를 선택할 수 있도록 하여 사전 동의를 강제한다. 기증자의 이름과 연결된 조직은 엄격하게 규제되며, 샘플은 더 이상 기증자의 이니셜을 사용하지 않고 코드 번호로 명명된다.[28] 환자 프라이버시 문제를 해결하기 위해 존스 홉킨스는 NIH 및 랙스의 가족 구성원들과 공동 위원회를 설립하여 헨리에타 랙스의 게놈에 대한 접근 권한을 결정했다.[21]
2021년, 헨리에타 랙스의 유산은 Thermo Fisher Scientific의 HeLa 세포 무단 판매에 대한 과거 및 미래의 지불을 요구하는 소송을 제기했다.[22] 랙스의 가족은 HeLa 세포를 사용하고 수익을 올린 100개 이상의 제약 회사로부터 보상을 받기 위해 변호사를 고용했다.[23] 2023년 8월에 Thermo Fisher Scientific과의 소송 합의가 발표되었으며, 조건은 공개되지 않았다.[24] 이후 랙스 가족은 Ultragenyx를 고소할 것이라고 발표했다.[25]
3. 특징
헬라 세포는 1951년 헨리에타 랙스가 존스 홉킨스 병원에서 자궁경부암 치료를 받는 과정에서, 그녀의 동의 없이 채취된 자궁경부 조직 샘플에서 유래했다.[9][10] 이 세포들은 조지 오토 게이의 실험실에서 배양되었는데, 이전의 세포들과는 달리 20~24시간마다 두 배로 증가하며 빠르게 성장했다.[9][11]
헬라 세포는 실험실에서 무제한으로 분열할 수 있어 "불멸의" 세포주라고 불린다.[18] 여러 균주가 존재하지만, 모든 헬라 세포는 랙스에게서 제거된 동일한 종양 세포에서 유래한다.[18]
사람 유두종 바이러스 18(HPV18)에 의한 수평 유전자 전달로 생성된 헬라 세포는 염색체 수가 비정상적이다.[49] 헬라 세포는 빠르게 분열하는 암세포이며, 암 형성 및 세포 배양 과정에서 염색체 수가 변한다. 현재는 22~25개의 비정상적인 염색체를 포함하여 총 76~80개의 염색체를 가지는 것으로 추정된다.[49][50][51][52]
3. 1. 생물학적 특성
헬라 세포주는 암 연구에 사용하기 위해 유래되었다. 이 세포들은 다른 암세포에 비해서도 비정상적으로 빠르게 증식한다. 다른 많은 암세포들과 마찬가지로,[47] 헬라 세포는 세포 분열 동안 텔로머라제의 활성 형태를 가지고 있어[48] 텔로미어를 반복적으로 복제한다. 이는 노화 및 궁극적인 세포 사멸과 관련된 텔로미어의 점진적인 단축을 방지한다. 이러한 방식으로, 세포는 대부분의 정상 세포가 노쇠되기 전에 거칠 수 있는 제한된 수의 세포 분열인 헤이플릭 한계를 우회하여 무제한적인 세포 분열과 불멸성을 가진다.HeLa 세포는 부착 세포이며, 그 형태는 상피형이다. 증식 능력이 매우 높으며, 다른 암세포와 비교해도 이상할 정도로 급격한 증식을 보인다. 이러한 높은 증식 능력이 조지 게이가 HeLa 세포 분리에 성공한 주요 이유로 여겨진다. 또한 다른 확립된 배양 세포주와 마찬가지로 불멸화되어 세포 분열을 무제한으로 반복한다. 이러한 특징 외에도 HeLa 세포는 기질 비의존적 증식[73]이 가능하며, 특정 실험 동물(항흉선세포 처리 햄스터 뺨 주머니)에서 종양을 형성한다는 점에서 암세포로서의 성질을 가지고 있음을 나타낸다.
3. 2. 텔로머레이스와 HPV
헬라 세포는 다른 암세포와 마찬가지로 분열하는 동안 텔로머레이스가 활성화되어 텔로미어가 점진적으로 짧아지는 것을 방지한다.[106] 이를 통하여 세포는 헤이플릭 한계(Hayflick limit영어)[107] 이상으로 분열한다.
HeLa 세포의 게놈에는 이 중 L1, E6, E7을 포함하는 영역이 들어가 있다.
헬라 세포는 헨리에타 랙스의 자궁 경부 상피 세포에 감염되어 암을 일으킨 인간 유두종 바이러스 18형 (HPV18)의 유전자 일부(L1, E6, E7을 포함하는 영역)가 세포의 염색체에 통합된 것이 암세포화 형질 및 불멸화에 관여하는 것으로 생각된다.
HPV18이 가진 E6 및 E7이라고 불리는 바이러스 초기 유전자(감염 후 빠른 단계에서 발현되는 유전자군)는 각각 숙주 세포의 세포 증식을 억제적으로 제어하는 p53 단백질과 Rb 단백질과 결합하여 억제하는 작용을 한다. E6 단백질은 p53과 결합하여 유비퀴틴화를 촉진하는 활성을 가지며, 이로 인해 세포 내 p53이 분해된다. E7 단백질은 Rb와 결합하는 활성을 가지고 있으며, 전사 인자 E2F와 Rb의 결합을 억제함으로써 E2F가 활성화되어 세포 주기의 정지된 상태를 해제한다. 이러한 작용으로 세포 주기 체크포인트 기구 및 세포자살가 회피된 결과, 헬라 세포는 무한 증식성을 가진 암세포로서의 성질을 가지고 있다고 생각된다.
HeLa 세포에서는 텔로머라제가 활성화되어 노화와 그 결과로 일어나는 세포사와 관련이 있는 텔로미어의 점진적인 단축을 방해하고 있다. 이로 인해 HeLa 세포는 헤이플릭 한계를 회피하고 있다.
3. 3. 염색체
헬라 세포는 인간 유두종바이러스(HPV18)가 사람 자궁경부 세포로 수평 유전자 전달을 일으켜 생성되었으며, 염색체 수를 포함하여 원래 주인인 헨리에타 랙스의 유전체와는 여러 면에서 다르다. 헬라 세포는 빠르게 분열하는 암세포이며, 암 형성 및 세포 배양 과정에서 염색체 수가 변한다.현재까지 추정한 바로는, 매우 작은 조각을 제외하고 76~80개의 염색체를 가지는데, 이는 정상적인 사람 세포의 염색체 수(46개)보다 많은 이수성이다. 헬라 세포에는 22~25개의 헬라 세포만의 특이적인 염색체가 존재한다.[110][111][108][109][49][50][51][52] 이 특이적인 염색체는 여러 개의 원래 염색체에서 유래하여 핵형 분석으로 번호를 매기기 어렵다.
2013년에는 헬라 세포의 유전체 염기서열이 완전히 해독되었는데, 정상 세포와 비교하여 상당한 변이가 있음이 보고되었다.[75][53][54]
염색체 수 | 82개를 중심으로 분포 |
---|---|
12번 염색체 | 4개 |
6, 8, 17번 염색체 | 각각 3개 |
이러한 염색체 이수성은 세포 분열 시 염색체 비분리 이상으로 사배체 세포가 형성된 후, 세포 분열 과정에서 불균일하게 분리되어 발생한 것으로 추정된다.[74]
4. 연구 활용
헬라 세포는 1953년 시어도어 퍽과 필립 마커스가 콜로라도 대학교 덴버 캠퍼스에서 복제에 성공한 최초의 인간 세포이다.[26] 이후 헬라 세포는 암, 에이즈, 방사선 및 유해 물질의 영향, 유전자 지도 작성 등 다양한 과학적 연구에 지속적으로 사용되어 왔다.[27] 레베카 스클루트에 따르면, 2009년까지 헬라 세포에 대한 연구 논문이 60,000편 이상 발표되었으며, 그 수는 매달 300편 이상 꾸준히 증가하고 있다.[28]
헬라 세포는 증식성이 높고 배양이 용이하여 여러 연구실에서 널리 사용되었다. 다만, 세포 밀도가 너무 높아지면 형질 변화나 세포 사멸을 일으키는 경우가 있어 주의가 필요하다. 또한, 오랜 기간 배양되면서 연구실마다 성질이 달라지는 경우가 많아, 필요에 따라 ATCC 등의 세포 은행에서 출처가 명확한 세포주를 입수하여 사용하기도 한다.
헬라 세포는 인간 암세포 모델이자 최초로 확립된 인간 세포주로서, 일반적인 인간 세포 모델로도 많은 연구에 이용되었다. 특히 세포 융합이 자유롭고 다양한 종류의 바이러스에 감수성이 높다는 특성을 활용한 실험에 사용되었다. 1970년대에는 세포 융합을 이용한 세포 주기 연구가 헬라 세포를 이용하여 진행되었다.
미국 국립 의학 도서관의 논문 데이터베이스인 "PubMed"에 따르면, 헬라 세포를 활용한 논문은 11만 건 이상이다. 암 외에도 후천성 면역 결핍 증후군, 결핵과 같은 감염병, 식중독, 인체에 대한 방사선피폭의 영향 등에 대한 연구 및 치료법 개발에도 사용되었다.[71]
4. 1. 소아마비 백신 개발
1950년대에 조너스 소크는 헬라 세포를 이용하여 소아마비 바이러스를 배양하는 실험을 진행했다. 헬라 세포는 소아마비 바이러스에 쉽게 감염되고, 감염된 세포가 죽는 것을 관찰하기 쉬웠기 때문에 소아마비 백신 개발에 매우 유용하게 사용되었다.[89][5] 소크는 헬라 세포를 이용하여 소아마비 백신 개발에 성공했다.[90]1953년 봄, 헬라 세포를 대량으로 생산하기 위해 터스키기 대학교에 세포 배양 공장이 설립되었다.[91][30] 이듬해 소크의 소아마비 백신은 사람을 대상으로 한 임상 실험을 할 수 있게 되었다.[92][31]
4. 2. 바이러스 연구
헬라 세포는 폴리오바이러스에 쉽게 감염되어 죽기 때문에, 1950년대 조너스 소크가 소아마비 백신을 개발하는 데 사용되었다.[89] 헬라 세포를 대량 생산하기 위해 1953년 봄, 터스키기 대학에 세포 배양 공장이 설립되었다.[90][91] 이듬해 소크의 소아마비 백신은 임상 실험을 할 수 있게 되었다.[92]헬라 세포는 파보바이러스가 세포를 어떻게 감염시키는지, 오로퓨스 바이러스(OROV) 연구, 인간 유두종바이러스 E2 발현과 아폽토시스,[97] 개 디스템퍼 바이러스가 아폽토시스를 유도하는 능력 연구[98] 등 다양한 바이러스 연구에 사용되었다.
1980년대 하랄트 추어 하우젠은 헬라 세포에서 인간 유두종 바이러스 감염(HPV) 18형을 발견했고, 이는 자궁경부암을 일으키는 원인으로 밝혀졌다. 그의 연구는 노벨상을 받았으며, HPV 백신 개발로 이어져 자궁경부암 사망률을 70% 감소시킬 것으로 예상된다.[36]
헬라 세포는 HIV, 지카, 홍역 등 다양한 바이러스에 감염시켜 백신 및 치료제 개발에 사용되었다. 리처드 액셀은 헬라 세포에 CD4 단백질을 첨가하면 HIV에 감염될 수 있음을 발견하여 바이러스 연구를 가능하게 했다.[37] 1979년에는 홍역 바이러스가 헬라 세포 감염 시 변이한다는 것을 알게 되었고,[38] 2019년에는 지카 바이러스가 헬라 세포에서 증식할 수 없음을 발견했다.[39]
4. 3. 암 연구
헬라 세포는 암 발생 기전, 항암제 효능 평가, 암세포의 특성 연구 등 다양한 암 연구에 활용되고 있다.[27][44]헬라 세포는 에스트라디올, 에스트로겐과 같은 스테로이드성 성 호르몬과 암의 관련성 연구에도 이용되었다.[99] 또한, 에스트로겐 수용체 작용제인 퀘르세틴(quercetin|퀘르세틴영어) 연구,[99] 망고 껍질에서 추출한 에탄올 성분의 항암 활성과 식물화학성분(phytochemical|식물화학성분영어) 연구에도 활용되었다.[100]
2011년에는 헬라 세포를 이용하여 새로운 헵타메틴 염료 IR-808와 기타 유사 물질을 시험하였다.[101][102] 이 염료는 광역학요법, 방사선 조사, 다른 약물과 함께 투여하는 방법 등을 통해 개별 맞춤형 암 치료나 의학 진단 도구로 활용하기 위해 연구되고 있다.[101][102] 헬라 세포는 시험관 내 암 연구뿐만 아니라 광역학요법의 일환으로 풀러렌을 이용한 아폽토시스 유도 연구에도 이용된다.[103] 헬라 세포를 통해 RNA에 있는 암 지표를 정의하고, RNAi에 기반하여 특정한 암 세포를 식별하거나 간섭하는 방법이 밝혀졌다.[104]
4. 4. 유전학 및 세포생물학 연구
1955년 시어도어 퍽(Theodore Puck영어)과 필립 마커스(Philip Marcus영어)는 헬라 세포 복제에 성공하였다.[93] 이후 헬라 세포는 암, 에이즈, 유전자 지도 작성, 독성 물질과 방사능의 영향에 대한 연구[83] 뿐만 아니라 화장품, 접착제, 테이프 및 기타 공산품에 대한 사람의 민감도를 검사하는데 쓰였다.[82]1953년, 헬라 세포를 잘못된 액체와 섞는 실험실 실수로 인해 연구자들은 처음으로 헬라 세포의 각 염색체를 명확하게 보고 세어볼 수 있게 되었다. 이 우연한 발견은 과학자 조 힌 티오와 알베르트 레반이 염색체를 염색하고 세는 더 나은 기술을 개발하도록 이끌었다.[36] 그들은 인류가 이전에 믿었던 24쌍이 아닌 23쌍의 염색체를 가지고 있다는 것을 최초로 밝혀냈다. 이는 염색체 수와 관련된 다운 증후군과 같은 발달 장애 연구에 중요했다.
1965년, 헨리 해리스(과학자)와 존 왓킨스는 헬라 세포와 쥐 배아 세포를 융합하여 최초의 인간-동물 잡종을 만들었다. 이를 통해 특정 염색체에 유전자를 매핑하는 기술이 발전했고, 이는 결국 인간 게놈 프로젝트로 이어졌다.[36]
1960년대에 헬라 세포는 살아있는 세포와 조직에 대한 우주 여행의 장기적인 영향을 확인하기 위해 소련의 스푸트니크 6호 위성과 유인 우주 임무에 보내졌다. 과학자들은 헬라 세포가 무중력 상태에서 더 빠르게 분열한다는 것을 발견했다.[46]
헬라 세포는 파보바이러스가 세포를 어떻게 감염시키는지 실험하는데 사용되었다.[95] 오로퓨스 바이러스(Oropouche virus영어, OROV)를 연구하는데에도 이용되었다. OROV에 감염된 세포는 아폽토시스를 일으킨다.[96] 헬라 세포는 인간 유두종바이러스 E2의 발현과 아폽토시스,[97] 개 디스템퍼 바이러스(canine distemper virus영어)가 아폽토시스를 유도하는 능력에 대한 연구에 사용된다.[98]
헬라 세포는 에스트라디올, 에스트로겐과 같은 스테로이드성 성 호르몬이나 항암 능력이 있는, 에스트로겐 수용체 작용제인 퀘르세틴(quercetin영어) 연구에 이용된다.[99] 망고 껍질에서 추출한 에탄올 성분의 항암 활성과 식물화학성분(phytochemical영어)에 대한 연구에도 헬라 세포가 이용된 바 있다.[100]
HeLa 세포는 인간 암세포의 모델이자, 최초로 확립된 인간 세포주이기 때문에, 더 일반적인 인간 세포의 모델로서 많은 연구에 이용되었다. HeLa 세포는 담배 배양 세포와의 융합도 가능할 정도로 세포 융합이 자유롭게 일어나는 세포이며, 다양한 종류의 바이러스에 감수성이 높다는 특성을 이용하여 이러한 성질을 활용한 실험에도 사용된다. 1970년대에는 세포 융합을 이용한 세포 주기에 관한 연구가 주로 HeLa 세포를 이용하여 진행되었다.
5. 오염 문제
헬라 세포는 증식 속도가 매우 빨라 다른 세포에 섞여 오염되는 경우가 잦다. 이 때문에 제어가 어렵고, 조직 배양 배지에서 성장에 적응하여 다른 세포주를 침투하고 경쟁에서 이기는 경우가 많다.[29]
스탠리 가틀러는 "세포 배양 기술이 지속적으로 확장됨에 따라 종간 및 종내 오염이 모두 발생할 것이 거의 확실하다"고 언급했다.[9]
5. 1. 세포 오염의 심각성
헬라 세포는 배양 환경에서 매우 잘 자라 통제하기 어려운 경우가 있다. 헬라 세포는 같은 실험실 내 다른 세포들을 오염시켜 생물학적 연구를 방해하고, 연구 결과를 무효로 만들기도 한다. 이미 확립된 세포주의 순도를 검사하는 연구자가 거의 없어 헬라 세포가 다른 세포주를 얼마나 오염시키는지 정확히 알기는 어렵다. 하지만, 시험관 내(in vitro) 세포주 상당수(10~20%)가 헬라 세포에 감염된 것으로 추정된다.[117] 스탠리 가틀러(Stanley Gartler)와 월터 넬슨-리스(Walter Nelson-Rees)는 헬라 세포에 오염된 다양한 세포주에 대한 자료를 처음으로 발표하였다.[117]과학 저술가 마이클 골드(Michael Gold)는 헬라 세포로 인한 오염이 전 세계적으로 만연한 문제라고 지적했다. 그는 조너스 소크를 포함한 명망 있는 연구 시설에도 이와 같은 문제가 있으며, 학자들의 감정과 자존심, 그리고 실수를 인정하지 않으려는 태도 때문에 문제가 커졌다고 주장하였다.[118]
헬라 세포 오염 문제를 해결하기보다는, 많은 과학자와 과학 저술가들은 이 문제를 사람의 실수로 생긴 오류나 결점이 아닌, 헬라 세포 자체의 강인함과 증식력 때문으로 여기며 단순한 오염 사건으로 다루는 경향이 있다.[119] 그러나 교차 오염은 현대 세포 배양 방법의 주요 문제이며 현재 진행형이라는 연구 결과도 있다.[81][120] 국제 세포주 인증 위원회(ICLAC)는 세포주 오동정의 많은 경우가 다른, 더 빠르게 성장하는 세포주에 의한 배양 교차 오염의 결과라고 지적하며, 이는 오염된 세포주를 사용하여 수행된 연구의 타당성에 의문을 제기한다.[62]
HEp-2 세포(ATCC CCL-23)나 KB 세포(ATCC CCL-17)와 같이 인간 인두암 기원의 세포로 알려졌던 세포주들이 헬라 세포로 밝혀진 사례도 있으며, WISH 세포, AV3 세포, FL 세포, L132 세포, INT407 세포, Chang liver 세포 등도 헬라 세포 아형(sub-lines)으로 판명되었다.[77]
5. 2. 오염 사례 및 영향
헬라 세포는 배양 접시에서 매우 잘 자라기 때문에 통제하기 어려운 경우가 있다. 헬라 세포는 같은 실험실에 있는 다른 세포를 오염시켜 생물학 연구를 방해하고 연구 결과를 무효화하기도 한다. 이미 잘 정립된 세포주의 순도를 검사하려는 연구자는 거의 없기 때문에 헬라 세포가 다른 세포주를 어느 정도 오염시키는지에 대한 정확한 자료는 알려져 있지 않다. 하지만, 시험관 내(in vitrola) 세포주 상당수(10~20%)가 헬라 세포에 감염되어 있는 것으로 추정된다. 스탠리 가틀러(1967)와 월터 넬슨-리스(1975)는 헬라 세포에 오염된 다양한 세포주에 대한 자료를 처음으로 발표하였다.[117]헬라 세포 오염은 조나스 소크를 포함한 많은 저명한 의사, 과학자, 연구자들의 실험실에도 영향을 미치는 전 세계적인 문제로 자리 잡았다. 헬라 오염 문제는 냉전의 긴장에 영향을 주기도 했다. 소련과 미국은 리처드 닉슨 대통령이 시작한 암과의 전쟁에서 협력하기 시작했지만, 교환된 세포가 헬라 세포에 의해 오염된 것을 발견했다.[59]
HEp-2 세포(ATCC CCL-23)나 KB 세포(ATCC CCL-17)는 모두 인간의 인두암 기원의 세포로 알려졌으나, 이후 조사에서 헬라 세포로 밝혀졌다. 이 외에도 WISH 세포, AV3 세포, FL 세포, L132 세포, INT407 세포, Chang liver 세포 등으로 이름 붙여졌지만 나중에 헬라 세포 아형(sub-lines)으로 판명된 사례가 있다.[77]
많은 과학자와 과학 저술가들은 헬라 세포 오염 문제를 해결하는 방법에 집중하는 대신에, 이 문제를 단순히 인간의 실수나 부족함이 아닌 헬라 세포 자체의 강인함과 압도적인 증식력 때문으로 여기며 단순한 오염 사건으로 다루는 경향을 보인다.[119]
6. 새로운 종 제안 (논란)
리 밴 베일런은 헬라 세포가 무한정 증식할 수 있고 염색체 수가 사람과 다르다는 점을 근거로, 헬라 세포를 새로운 종(''Helacyton gartleri'')으로 분류할 것을 제안했다.[121] 그는 헬라 세포의 "놀라운 적응력"을 발견한 스탠리 가틀러의 이름을 따서 종의 이름을 정한다고 밝혔다.[121]
밴 베일런이 헬라 세포를 새로운 종으로 분류해야 한다고 주장한 근거는 다음과 같다.
- 헬라 세포는 사람 세포와 염색체가 일치하지 않는다.
- 헬라 세포의 생태학적 지위(ecological niche|생태적 지위영어)
- 인간의 의도를 넘어서 지속적으로 증식하는 능력
- 자신만의 복제 핵형이 존재함[122]
밴 베일런은 새로운 종과 함께 새로운 과(Helacytidae)와 속(''Helacyton'')도 제안하였다.[121] 그러나 이 명명에 따르면 ''Homo''와 Hominidae는 측계통군이 되는데, ''Helacyton gartleri''가 ''Homo sapiens''(사람)와 가장 가깝기 때문이다.
밴 베일런의 제안은 저명한 진화생물학자나 과학계에서 널리 받아들여지지 않았고, 대개는 거의 주목받지 못했다.[123][124] 헬라 세포는 암 핵형의 불안정성과 엄밀한 의미의 조상-자손 계보가 존재하지 않기 때문에 단세포 무성생식을 하는 독립적인 종의 기준을 충족하지 못한다.[123][124]
7. 미디어에서의 헬라 세포
레베카 스클루트는 2010년에 ''헨리에타 랙스의 불멸의 삶''을 저술하여 헬라 세포의 역사적 맥락과 랙스 가족이 그 사용에 어떻게 관여했는지 밝혔다.[14] 2017년에는 이 책을 바탕으로 HBO에서 ''헨리에타 랙스의 불멸의 삶''이라는 영화를 제작했다. 영화에는 오프라 윈프리 등이 출연했고, 르네 엘리스 골즈베리가 헨리에타 랙스 역을, 로즈 번이 레베카 스클루트 역을 맡았다.[70]
1997년 애덤 커티스는 다큐멘터리 ''모든 육신의 길''에서 헬라 세포의 역사와 의학 및 사회에 미치는 영향을 설명했다.[67] 2010년 Law & Order 에피소드 "Immortal"은 헨리에타 랙스와 헬라 세포주 이야기를 바탕으로 허구의 "NaRo" 세포를 사용했다.[68] 같은 해 팟캐스트 Radiolab에서도 헬라 세포주가 어떻게 생겨났는지 다루었다.[69]
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