Η ιστορία της δημιουργίας της θεωρίας του Hayflick
Ο Leonard Hayflick (γεννημένος στις 20 Μαΐου 1928 στη Φιλαδέλφεια), καθηγητής ανατομίας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο, ανέπτυξε τη θεωρία του ενώ εργαζόταν στο Wistar Institute στη Φιλαδέλφεια, Πενσυλβάνια, το 1965. Ο Frank MacFarlane Burnet ονόμασε αυτή τη θεωρία από τον Hayflick στο Το βιβλίο του με τίτλο Internal Mutagenesis, που δημοσιεύτηκε το 1974. Η έννοια του ορίου Hayflick βοήθησε τους επιστήμονες να μελετήσουν τις επιπτώσεις της γήρανσης των κυττάρων στο ανθρώπινο σώμα, την ανάπτυξη των κυττάρων από το εμβρυϊκό στάδιο μέχρι το θάνατο, συμπεριλαμβανομένης της επίδρασης της μείωσης του μήκους των άκρων των χρωμοσωμάτων που ονομάζεται τελομερή.
Το 1961, ο Hayflick άρχισε να εργάζεται στο Wistar Institute, όπου παρατήρησε μέσω παρατήρησης ότι τα ανθρώπινα κύτταρα δεν διαιρούνται επ' αόριστον. Οι Hayflick και Paul Moorehead περιέγραψαν αυτό το φαινόμενο σε μια μονογραφία με τίτλο Serial Cultivation of Human Diploid Cell Strains. Η εργασία του Hayflick στο Wistar Institute είχε σκοπό να προσφέρει μια θρεπτική λύση για τους επιστήμονες που έκαναν πειράματα στο ινστιτούτο, αλλά ταυτόχρονα ο Hayflick ασχολήθηκε με τη δική του έρευνα για τις επιπτώσεις των ιών στα κύτταρα. Το 1965, ο Hayflick ανέπτυξε την έννοια του ορίου Hayflick σε μια μονογραφία με τίτλο «Περιορισμένη διάρκεια ζωής των στελεχών των ανθρώπινων διπλοειδών κυττάρων στο τεχνητό περιβάλλον».
Ο Hayflick κατέληξε στο συμπέρασμα ότι το κύτταρο είναι σε θέση να ολοκληρώσει τη μίτωση, δηλαδή τη διαδικασία αναπαραγωγής μέσω διαίρεσης, μόνο σαράντα έως εξήντα φορές, μετά την οποία επέρχεται ο θάνατος. Αυτό το συμπέρασμα ισχύει για όλες τις ποικιλίες κυττάρων, είτε ενήλικα είτε γεννητικά κύτταρα. Ο Hayflick πρότεινε μια υπόθεση σύμφωνα με την οποία η ελάχιστη ικανότητα αναπαραγωγής ενός κυττάρου συνδέεται με τη γήρανση του και, κατά συνέπεια, με τη διαδικασία γήρανσης του ανθρώπινου σώματος.
Το 1974, ο Hayflick συνίδρυσε το Εθνικό Ινστιτούτο για τη Γήρανση στην Bethesda του Μέριλαντ.
Αυτό το ίδρυμα είναι παράρτημα των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας των ΗΠΑ. Το 1982, ο Hayflick έγινε επίσης αντιπρόεδρος της Αμερικανικής Εταιρείας Γεροντολογίας, που ιδρύθηκε το 1945 στη Νέα Υόρκη. Στη συνέχεια, ο Hayflick εργάστηκε για να διαδώσει τη θεωρία του και να αντικρούσει τη θεωρία του Carrel για την κυτταρική αθανασία.
Διάψευση της θεωρίας του Carrel
Ο Alexis Carrel, ένας Γάλλος χειρουργός που εργαζόταν με ιστό καρδιάς κοτόπουλου στις αρχές του εικοστού αιώνα, πίστευε ότι τα κύτταρα μπορούσαν να αναπαράγονται επ' αόριστον με διαίρεση. Ο Carrel ισχυρίστηκε ότι ήταν σε θέση να επιτύχει τη διαίρεση των κυττάρων της καρδιάς του κοτόπουλου σε ένα θρεπτικό μέσο - αυτή η διαδικασία συνεχίστηκε για περισσότερα από είκοσι χρόνια. Τα πειράματά του με ιστό καρδιάς κοτόπουλου ενίσχυσαν τη θεωρία της ατελείωτης κυτταρικής διαίρεσης. Οι επιστήμονες έχουν προσπαθήσει επανειλημμένα να επαναλάβουν το έργο του Carrel, αλλά τα πειράματά τους δεν έχουν επιβεβαιώσει την «ανακάλυψη» του Carrel.
Κριτική της θεωρίας του Hayflick
Στη δεκαετία του 1990, ορισμένοι επιστήμονες, όπως ο Χάρι Ρούμπιν στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ, δήλωσαν ότι το όριο του Χέιφλικ ισχύει μόνο για τα κατεστραμμένα κύτταρα. Ο Ρούμπιν πρότεινε ότι η κυτταρική βλάβη θα μπορούσε να προκληθεί από τα κύτταρα που βρίσκονται σε περιβάλλον διαφορετικό από το αρχικό τους περιβάλλον στο σώμα ή από επιστήμονες που εκθέτουν τα κύτταρα στο εργαστήριο.
Περαιτέρω έρευνα για το φαινόμενο της γήρανσης
Παρά την κριτική, άλλοι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τη θεωρία του Hayflick ως βάση για περαιτέρω έρευνα στο φαινόμενο της κυτταρικής γήρανσης, ειδικά των τελομερών, τα οποία είναι τα τερματικά τμήματα των χρωμοσωμάτων. Τα τελομερή προστατεύουν τα χρωμοσώματα και μειώνουν τις μεταλλάξεις στο DNA. Το 1973, ο Ρώσος επιστήμονας A. Olovnikov εφάρμοσε τη θεωρία του Hayflick για τον κυτταρικό θάνατο στις μελέτες του για τα άκρα των χρωμοσωμάτων που δεν αναπαράγονται κατά τη μίτωση. Σύμφωνα με τον Olovnikov, η διαδικασία της κυτταρικής διαίρεσης τελειώνει μόλις το κύτταρο δεν μπορεί πλέον να αναπαράγει τα άκρα των χρωμοσωμάτων του.
Ένα χρόνο αργότερα, το 1974, ο Burnet ονόμασε τη θεωρία του Hayflick όριο Hayflick, χρησιμοποιώντας αυτό το όνομα στην εργασία του, Internal Mutagenesis. Στο επίκεντρο του έργου του Burnet ήταν η υπόθεση ότι η γήρανση είναι ένας εγγενής παράγοντας εγγενής στα κύτταρα διαφόρων μορφών ζωής και ότι η ζωτική τους δραστηριότητα αντιστοιχεί σε μια θεωρία γνωστή ως όριο Hayflick, η οποία καθορίζει το χρόνο θανάτου ενός οργανισμού.
Η Elizabeth Blackburn του Πανεπιστημίου του Σαν Φρανσίσκο και ο συνάδελφός της Jack Szostak της Ιατρικής Σχολής του Χάρβαρντ στη Βοστώνη της Μασαχουσέτης, στράφηκαν στη θεωρία του ορίου Hayflick στις μελέτες τους για τη δομή των τελομερών το 1982, όταν κατάφεραν να κλωνοποιήσουν και να απομονώσουν τελομερή.
Το 1989, οι Greider και Blackburn έκαναν το επόμενο βήμα στη μελέτη του φαινομένου της κυτταρικής γήρανσης ανακαλύπτοντας ένα ένζυμο που ονομάζεται τελομεράση (ένα ένζυμο από την ομάδα των τρανσφερασών που ελέγχει το μέγεθος, τον αριθμό και τη σύνθεση νουκλεοτιδίων των χρωμοσωμικών τελομερών). Οι Greider και Blackburn διαπίστωσαν ότι η παρουσία τελομεράσης βοηθά τα κύτταρα του σώματος να αποφύγουν τον προγραμματισμένο θάνατο.
Το 2009, οι Blackburn, D. Szostak και K. Greider έλαβαν το Νόμπελ Φυσιολογίας ή Ιατρικής με τη διατύπωση «για την ανακάλυψη των μηχανισμών προστασίας των χρωμοσωμάτων από τα τελομερή και το ένζυμο τελομεράση». Η έρευνά τους βασίστηκε στο όριο του Hayflick.