Стэнли Гартлер: Пионер в изучении клональности раковых клеток и загрязнения клеточных линий HeLa.

Введение

Стэнли Майкл Гартлер (англ. Stanley Michael Gartler; 9 июня 1923) — американский ученый, специалист в области клеточной и молекулярной биологии, а также генетики человека. Он первым представил неопровержимые доказательства клональности человеческих раковых опухолей. Он показал, что клетки HeLa контаминировали множество клеточных линий, считавшихся уникальными. В настоящее время Стэнли Гартлер — профессор-эмерит медицины и геномики Вашингтонского университета.

Биография

Гартлер родился в Лос-Анджелесе, штат Калифорния, в 1923 году в семье румынских иммигрантов Джорджа Гартлера и Дельвиры Купферберг. Сестра Гартлера, Аделин Гартлер, родилась 26 сентября 1921 года. Гартлер учился в государственной школе в Лос-Анджелесе и два года в университете (UCLA), прежде чем поступить в Военно-воздушные силы во время Второй мировой войны. После войны, воспользовавшись возможностями, предоставляемыми законом о помощи ветеранам, он завершил свое высшее образование в UCLA по специальности «сельское хозяйство». Он встретил свою будущую жену, Марион Митчелсон, на новогодней вечеринке в 1947 году, и они поженились в ноябре 1948 года. После года работы на ферме в долине Сан-Хоакин, в 1949 году Гартлер поступил в аспирантуру по генетике в Калифорнийский университет в Беркли, которую он завершил за пять лет. В 1959 году Гартлер был одним из основателей кафедры генетики в Университете Вашингтона. Гартлер рассуждал, что если опухоль начинается с одной клетки, то все клетки этой опухоли должны экспрессировать один и тот же, единственный аллель, сцепленный с Х-хромосомой. Изучая экспрессию различных изоэнзимов локуса глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (G6PD), сцепленного с полом, у гетерозиготных женщин, Гартлер и Линдер показали, что опухолевые клетки лейомиомы, даже из опухолей, состоящих из миллиардов клеток, экспрессируют только одну форму маркера, в то время как даже небольшие участки нормальной ткани содержат клетки, экспрессирующие обе формы маркера. Это соответствовало росту опухоли из одной клетки-основателя. Клональное происхождение различных опухолей было многократно подтверждено впоследствии, как изначально в работах Гартлера с младшим коллегой Филиппом Дж. Фиалкоу, так и другими группами. В 1967 году Гартлер заинтересовался созданием системы для изучения генетики человека в культуре соматических клеток. Он первоначально изучил восемнадцать (якобы) независимо полученных установленных клеточных линий человека из Американской коллекции типовых культур, включая HeLa. Исследуя изоэнзимы, он типировал их по ряду генетических полиморфизмов, включая вариант G6PD, сцепленный с Х-хромосомой. Оказалось, что клеточные линии генетически идентичны и, кроме того, все несли аллель G6PD, который почти исключительно встречается у людей африканского происхождения. HeLa, первая успешно созданная линия человеческих клеток, была получена от женщины африканского происхождения по имени Генриетта Лакс, поэтому этот результат указывал на то, что клеточные линии не были действительно независимыми, а были загрязнены клетками HeLa. В то время не было известно, что почти все попытки создания человеческих клеточных культур приводят к линиям клеток с ограниченным сроком жизни. Доктор Джордж Гей, создатель HeLa, отправлял эти клетки всем, кто их запрашивал, и проблема загрязнения возникла из-за того, что многие исследователи выращивали бессмертные клетки HeLa и смертные человеческие клеточные линии в непосредственной близости друг от друга. Поскольку использование генетических маркеров для характеристики и различения клеточных линий в то время практически отсутствовало, загрязнения от HeLa оставались незамеченными. Несмотря на имеющиеся доказательства, идея о лабораторных ошибках, приводящих к перекрестному загрязнению культур, изначально не была общепринята: альтернативным объяснением было то, что фенотип G6PD изменялся после установления культуры. Гартлер в своей оригинальной статье в журнале Nature подробно опроверг эту возможность, исследовав более 100 опухолей, чтобы выяснить, происходит ли фенотипическое изменение в G6PD или PGM, а также применив другие экспериментальные подходы для проверки этой идеи. Он заключил, что «все доказательства указывают на стабильность фенотипов G6PD и PGM как in vivo, так и in vitro». Это позволило продемонстрировать связь между синдромом хрупкой Х-хромосомы и задержкой репликации гена FMR1, а также идентифицировать DNMT3B как ген, лежащий в основе синдрома иммунодефицита-центримерной нестабильности-аномалий лица, первой выявленной человеческой болезни гипометилирования. В 1991 году эволюционный биолог Ли Ван Вален выдвинул аргумент, что клеточная линия HeLa представляет собой новый микробный вид, который он предложил назвать Helacyton gartleri в знак признания работы Гартлера.

Gartler was born in Los Angeles, California in 1923 of Romanian immigrant parents George Gartler and Delvira Kupferberg. Gartler's sister, Adeline Gartler, was born on September 26, 1921. Gartler attended public school in Los Angeles and completed two years at university (UCLA) before enlisting in the Army Air Force during World War II. After the war, on the G. I. Bill, he completed his undergraduate education at UCLA in agriculture. He met his future wife, Marion Mitchelson, at a New Year’s Eve party in 1947 and the two were married in November 1948. After spending a year working on a farm in the San Joaquin Valley, Gartler entered the Ph. D. program in Genetics at UC Berkeley in 1949. which he completed over the course of five years. Gartler was a founding member of the Department of Genetics at the University of Washington in 1959. Gartler reasoned that, if a tumor begins from a single cell, then all the cells of that tumor should express the same, single X linked allele. By examining expression of different isoenzymes of the sex linked glucose 6 phosphate dehydrogenase (G6PD) locus in heterozygous women, Gartler and Linder demonstrated that leiomyoma tumor cells, even those from cancers consisting of billions of cells, expressed only one form of the marker, whereas even small patches of normal tissue contained cells expressing both forms of the marker. This finding was consistent with the growth of a single founder cell into a tumor. The clonal origin of various tumors has been confirmed many times since, both initially through Gartler's work with a junior colleague, Philip J. Fialkow, and by other groups. In 1967, Gartler became interested in establishing a system for studying human genetics in somatic cell culture. He initially studied eighteen (supposedly) independently derived established human cell lines obtained from the American Type Culture Collection, including HeLa. Examining isoenzymes, he typed them for a number of genetic polymorphisms, including the X linked G6PD variant. The cell lines turned out to be genetically identical, and moreover, all carried the G6PD allele found almost exclusively in people of African descent. HeLa, which was the first successfully established human cell line, was derived from a woman of African descent named Henrietta Lacks, so this result suggested that the cell lines were not truly independent, but had instead been contaminated by HeLa cells. It was not realized at the time that nearly all attempts to establish human cell cultures resulted in cell lines with limited life spans. Dr. George Gey, the originator of HeLa, had sent those cells to all who requested them, and the contamination problem arose because many workers were growing the immortal HeLa cell and mortal human cell strains in close proximity. Since the use of genetic markers to characterize and distinguish cell lines at the time was virtually non existent, contamination events from HeLa went undetected. In spite of the evidence, initially, the idea of laboratory errors leading to cross culture contamination was not universally accepted: an alternative explanation was that, when cultures became established, their G6PD phenotype changed. Gartler's original paper to Nature went to lengths to dismiss this possibility, surveying over 100 tumors to see if there was a phenotypic change in either G6PD or PGM, as well as trying other experimental approaches to test the idea. He concluded that "all evidence seems to point to the stability of the G6PD and PGM phenotypes both in vivo and in vitro." demonstrating the association between fragile X syndrome and delayed replication of FMR1'''', and identification of DNMT3B as the gene underlying Immunodeficiency–centromeric instability–facial anomalies syndrome, the first recognized human hypomethylation disease. In 1991, evolutionary biologist Leigh Van Valen put forth an argument that the HeLa cell line constituted a new microbial species, which he proposed be designated Helacyton gartleri, in recognition of Gartler's work.