Istorija nastanka Hayflickove teorije
Leonard Hayflick (rođen 20. maja 1928. u Filadelfiji), profesor anatomije na Kalifornijskom univerzitetu u San Franciscu, razvio je svoju teoriju dok je radio na Wistar institutu u Filadelfiji, Pensilvanija, 1965. Frank MacFarlane Burnet je ovu teoriju nazvao po Hayflicku. njegova knjiga pod naslovom Interna mutageneza, objavljena 1974. Koncept Hayflickove granice pomogao je naučnicima da proučavaju efekte starenja ćelija u ljudskom tijelu, razvoj ćelija od embrionalne faze do smrti, uključujući i efekat skraćivanja dužine krajeva hromozoma tzv. telomere.
Godine 1961. Hayflick je počeo raditi na Wistar institutu, gdje je posmatranjem primijetio da se ljudske ćelije ne dijele beskonačno. Hayflick i Paul Moorehead opisali su ovaj fenomen u monografiji pod naslovom Serijska kultivacija sojeva ljudskih diploidnih ćelija. Hayflick-ov rad na Wistar institutu imao je za cilj da obezbijedi nutrijentno rješenje za naučnike koji su provodili eksperimente na institutu, ali se istovremeno Hayflick bavio vlastitim istraživanjem o efektima virusa u ćelijama. Godine 1965. Hayflick je razradio koncept Hayflickove granice u monografiji pod naslovom “Ograničeni životni vijek sojeva ljudskih diploidnih ćelija u umjetnoj sredini”.
Hayflick je došao do zaključka da je ćelija sposobna da završi mitozu, odnosno proces reprodukcije kroz diobu, samo četrdeset do šezdeset puta, nakon čega dolazi do smrti. Ovaj zaključak se odnosio na sve vrste ćelija, bilo odrasle ili zametne ćelije. Hayflick je iznio hipotezu prema kojoj je minimalna replikacijska sposobnost ćelije povezana s njenim starenjem i, shodno tome, s procesom starenja ljudskog tijela.
Godine 1974. Hayflick je suosnivač Nacionalnog instituta za starenje u Bethesdi, Maryland.
Ova institucija je ogranak američkog Nacionalnog instituta za zdravlje. Godine 1982. Hayflick je postao i potpredsjednik Američkog društva za gerontologiju, osnovanog 1945. u New Yorku. Nakon toga, Hayflick je radio na popularizaciji svoje teorije i opovrgavanju Carrelove teorije o ćelijskoj besmrtnosti.
Pobijanje Carrelove teorije
Alexis Carrel, francuski hirurg koji je radio sa srčanim tkivom piletine početkom dvadesetog vijeka, vjerovao je da se ćelije mogu beskonačno razmnožavati dijeljenjem. Carrel je tvrdio da je uspio postići podjelu ćelija kokošjeg srca u hranljivom mediju - ovaj proces se nastavio više od dvadeset godina. Njegovi eksperimenti s tkivom kokošjeg srca učvrstili su teoriju o beskonačnoj diobi ćelija. Naučnici su u više navrata pokušavali da ponove Carrelov rad, ali njihovi eksperimenti nisu potvrdili Carrelovo "otkriće".
Kritika Hayflickove teorije
Devedesetih godina, neki naučnici, kao što je Harry Rubin sa Kalifornijskog univerziteta u Berkliju, izjavili su da se Hayflickova granica odnosi samo na oštećene ćelije. Rubin je sugerirao da oštećenje stanica može biti uzrokovano time što se ćelije nalaze u okruženju koje se razlikuje od njihovog prvobitnog okruženja u tijelu, ili naučnicima koji izlažu ćelije u laboratoriji.
Dalja istraživanja fenomena starenja
Uprkos kritikama, drugi naučnici su koristili Hayflickovu teoriju kao osnovu za dalja istraživanja fenomena ćelijskog starenja, posebno telomera, koji su završni delovi hromozoma. Telomere štite hromozome i smanjuju mutacije u DNK. Ruski naučnik A. Olovnikov je 1973. godine primenio Hayflickovu teoriju ćelijske smrti u svojim studijama krajeva hromozoma koji se ne reprodukuju tokom mitoze. Prema Olovnikovu, proces ćelijske diobe završava se čim stanica više ne može reproducirati krajeve svojih hromozoma.
Godinu dana kasnije, 1974., Burnet je nazvao Hayflickovu teoriju Hayflickovom granicom, koristeći ovaj naziv u svom radu Interna mutageneza. U središtu Burnetovog rada bila je pretpostavka da je starenje intrinzični faktor svojstven ćelijama različitih oblika života, te da njihova vitalna aktivnost odgovara teoriji poznatoj kao Hayflickova granica, koja utvrđuje vrijeme smrti organizma.
Elizabeth Blackburn sa Univerziteta San Francisco i njen kolega Jack Szostak sa Harvard Medical School u Bostonu, Massachusetts, okrenuli su se teoriji Hayflickove granice u svojim studijama strukture telomera 1982. godine kada su uspjeli klonirati i izolirati telomere.
Godine 1989. Greider i Blackburn poduzeli su sljedeći korak u proučavanju fenomena starenja stanica otkrivši enzim nazvan telomeraza (enzim iz grupe transferaza koji kontrolira veličinu, broj i nukleotidni sastav hromozomskih telomera). Greider i Blackburn su otkrili da prisustvo telomeraze pomaže tjelesnim stanicama da izbjegnu programiranu smrt.
Godine 2009. Blackburn, D. Szostak i K. Greider dobili su Nobelovu nagradu za fiziologiju i medicinu uz tekst “za njihovo otkriće mehanizama zaštite hromozoma telomerima i enzimom telomerazom”. Njihovo istraživanje se zasnivalo na Hayflickovom limitu.