海拉细胞系不受海弗里克极限限制的原因是什么？
要理解海拉细胞系为何能绕过海弗里克极限，我们需要先明白海弗里克极限是怎么回事，然后再深入探究海拉细胞系的特殊之处。
海弗里克极限：细胞衰老的一道“天花板”
简单来说，海弗里克极限是由美国科学家莱昂纳德·海弗里克在20世纪60年代提出的一个重要发现。他观察到，正常的人体细胞在体外培养时，并不能无限地分裂下去。每当细胞分裂大约50次左右，它们就会进入一种叫做“衰老”的状态，停止增殖，同时在形态和功能上也会发生一系列变化。这就像细胞也有一个“生命周期”，到达一定的分裂次数后，就会主动“退休”。
这个极限的出现，主要与一个叫做端粒的结构有关。端粒位于我们染色体的末端，就像鞋带末端的塑料帽，它的主要作用是保护染色体不被损坏或相互融合。在每次细胞分裂的过程中，由于DNA复制机制的一些限制，染色体末端的端粒会随着分裂次数的增加而逐渐缩短。当端粒缩短到一定程度，不足以再保护染色体时，细胞就会触发一种“警报”，阻止进一步分裂，从而进入衰老状态。这是一种非常精妙的生物学机制，有助于防止因端粒过短而导致的基因损伤，从而降低癌症发生的风险。
海拉细胞系：一个“叛逆”的异常者
而海拉细胞系，可以说是在“生命周期”这个问题上，表现出了令人惊叹的“叛逆”和“不羁”。它们之所以能够不受海弗里克极限的约束，能够进行近乎无限次的增殖，主要原因在于它们的遗传物质发生了关键性的改变，特别是与端粒维持相关的机制发生了“变异”。
具体来说，海拉细胞系之所以能永生不老，最核心的原因是它们体内拥有一种叫做端粒酶（Telomerase）的酶。
让我们来详细剖析一下端粒酶在海拉细胞系中的作用：
端粒酶的正常状态： 在我们身体的大多数正常细胞中，端粒酶的活性非常低，甚至完全不活跃。这意味着随着细胞的分裂，端粒会不可避免地缩短。
海拉细胞中的端粒酶： 与正常细胞不同，海拉细胞在癌变过程中，其端粒酶的活性被异常地“激活”了。一旦端粒酶被激活，它就可以重新“组装”端粒，为染色体末端不断添加新的DNA序列。这就好比是给鞋带末端的塑料帽不断地“续上”，让它永远不会短到触发“警报”。
端粒长度的维持： 通过持续激活的端粒酶，海拉细胞的端粒长度在每次分裂后都能得到有效的维持，甚至在某些情况下还会延长。这就彻底绕过了端粒缩短触发细胞衰老的机制。因此，它们可以不断地分裂下去，而不会受到海弗里克极限的限制。
癌变的“副作用”：永生不死的秘密
那么，为什么海拉细胞会拥有如此异常激活的端粒酶呢？这要追溯到海拉细胞的起源——一个名叫海丽·拉克丝的患有宫颈癌的女性。
1951年，当海丽·拉克丝的癌组织被取出进行研究时，科学家们发现她的癌细胞具备了非凡的生命力。在那个时期，所有体外培养的人类细胞都会在有限的次数后死亡，而海拉细胞却展现出了惊人的持续增殖能力。科学家们很快发现，这些癌细胞在生物学上已经发生了深刻的改变，其中就包括了端粒酶的异常激活。
这种端粒酶的激活，可以说是癌细胞为了获得无限增殖这个生存优势所付出的“代价”或获得的“特权”。无限增殖是癌细胞最主要的特征之一，它使得癌细胞能够在体内不受控制地生长，形成肿瘤，并可能转移到其他部位。而端粒酶的激活，正是赋予癌细胞这种永生不死的关键。
总结一下，海拉细胞系之所以不受海弗里克极限的限制，是因为它们在癌变过程中获得了以下关键性的改变：
1. 端粒酶的异常激活： 这是最核心的原因。端粒酶能够不断修复和延长染色体末端的端粒，从而阻止端粒缩短触发细胞衰老。
2. 绕过了衰老机制： 由于端粒的长度得到维持，海拉细胞的“内生时钟”相当于被重置或停止了，它们也就不会进入衰老状态。
这使得海拉细胞系成为了一种“永生化”的细胞系，能够无限地分裂和增殖，也因此在科学研究中扮演了极其重要的角色，例如在疫苗开发、癌症研究、药物筛选等领域。但同时，也正因为它们的这种异常，它们成为了研究癌变生物学机制的绝佳模型。
海弗里克极限：细胞衰老的一道“天花板”
简单来说，海弗里克极限是由美国科学家莱昂纳德·海弗里克在20世纪60年代提出的一个重要发现。他观察到，正常的人体细胞在体外培养时，并不能无限地分裂下去。每当细胞分裂大约50次左右，它们就会进入一种叫做“衰老”的状态，停止增殖，同时在形态和功能上也会发生一系列变化。这就像细胞也有一个“生命周期”，到达一定的分裂次数后，就会主动“退休”。
这个极限的出现，主要与一个叫做端粒的结构有关。端粒位于我们染色体的末端，就像鞋带末端的塑料帽，它的主要作用是保护染色体不被损坏或相互融合。在每次细胞分裂的过程中，由于DNA复制机制的一些限制，染色体末端的端粒会随着分裂次数的增加而逐渐缩短。当端粒缩短到一定程度，不足以再保护染色体时，细胞就会触发一种“警报”，阻止进一步分裂，从而进入衰老状态。这是一种非常精妙的生物学机制，有助于防止因端粒过短而导致的基因损伤，从而降低癌症发生的风险。
海拉细胞系：一个“叛逆”的异常者
而海拉细胞系，可以说是在“生命周期”这个问题上，表现出了令人惊叹的“叛逆”和“不羁”。它们之所以能够不受海弗里克极限的约束，能够进行近乎无限次的增殖，主要原因在于它们的遗传物质发生了关键性的改变，特别是与端粒维持相关的机制发生了“变异”。
具体来说，海拉细胞系之所以能永生不老，最核心的原因是它们体内拥有一种叫做端粒酶（Telomerase）的酶。
让我们来详细剖析一下端粒酶在海拉细胞系中的作用：
端粒酶的正常状态： 在我们身体的大多数正常细胞中，端粒酶的活性非常低，甚至完全不活跃。这意味着随着细胞的分裂，端粒会不可避免地缩短。
海拉细胞中的端粒酶： 与正常细胞不同，海拉细胞在癌变过程中，其端粒酶的活性被异常地“激活”了。一旦端粒酶被激活，它就可以重新“组装”端粒，为染色体末端不断添加新的DNA序列。这就好比是给鞋带末端的塑料帽不断地“续上”，让它永远不会短到触发“警报”。
端粒长度的维持： 通过持续激活的端粒酶，海拉细胞的端粒长度在每次分裂后都能得到有效的维持，甚至在某些情况下还会延长。这就彻底绕过了端粒缩短触发细胞衰老的机制。因此，它们可以不断地分裂下去，而不会受到海弗里克极限的限制。
癌变的“副作用”：永生不死的秘密
那么，为什么海拉细胞会拥有如此异常激活的端粒酶呢？这要追溯到海拉细胞的起源——一个名叫海丽·拉克丝的患有宫颈癌的女性。
1951年，当海丽·拉克丝的癌组织被取出进行研究时，科学家们发现她的癌细胞具备了非凡的生命力。在那个时期，所有体外培养的人类细胞都会在有限的次数后死亡，而海拉细胞却展现出了惊人的持续增殖能力。科学家们很快发现，这些癌细胞在生物学上已经发生了深刻的改变，其中就包括了端粒酶的异常激活。
这种端粒酶的激活，可以说是癌细胞为了获得无限增殖这个生存优势所付出的“代价”或获得的“特权”。无限增殖是癌细胞最主要的特征之一，它使得癌细胞能够在体内不受控制地生长，形成肿瘤，并可能转移到其他部位。而端粒酶的激活，正是赋予癌细胞这种永生不死的关键。
总结一下，海拉细胞系之所以不受海弗里克极限的限制，是因为它们在癌变过程中获得了以下关键性的改变：
1. 端粒酶的异常激活： 这是最核心的原因。端粒酶能够不断修复和延长染色体末端的端粒，从而阻止端粒缩短触发细胞衰老。
2. 绕过了衰老机制： 由于端粒的长度得到维持，海拉细胞的“内生时钟”相当于被重置或停止了，它们也就不会进入衰老状态。
这使得海拉细胞系成为了一种“永生化”的细胞系，能够无限地分裂和增殖，也因此在科学研究中扮演了极其重要的角色，例如在疫苗开发、癌症研究、药物筛选等领域。但同时，也正因为它们的这种异常，它们成为了研究癌变生物学机制的绝佳模型。
网友意见
问题不严谨，海拉细胞系的“永生化”是指“不受海佛烈克极限[1]的限制”，而不是“不会死亡”。
- 海拉细胞在常规的细胞培养条件下会趋于过密堆积，很容易出现细胞形态改变、部分细胞坏死，一些实验室会使用特殊形态的培养基来改善培养状况。
海拉细胞系的永生化由人乳头瘤病毒18型转移部分基因所诱导，在细胞分裂后用端粒酶延长端粒来防止“生存必需的基因在复制后丢失”，以病毒转入的基因突破细胞周期限制，生长、分裂快于大部分癌细胞。
海拉细胞的染色体趋于非整倍，通常有76~82条染色体，其中22~25条异常复制染色体是其标志性特征。大量的复制错误积累使其基因组与人类基因组有诸多差异，这里面对永生化有贡献的主要是多个抑癌基因的丢失或沉默、古老祖先传下来的若干基因的激活。
在这之外，人类已经用多种病毒和其它药物将人和非人生物的细胞诱导为永生化细胞系，例如Jurkat细胞系、A549细胞系、BT-20细胞系。
参考
- ^ 一般人类细胞在细胞培养的理想环境下于进入衰老期之前可以分裂52次。未分化的干细胞和癌细胞不受此次数限制
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