A Hayflick-féle elmélet létrejöttének története
Leonard Hayflick (20. május 1928. Philadelphiában), a San Francisco-i Kaliforniai Egyetem anatómiaprofesszora 1965-ben dolgozta ki elméletét a philadelphiai Wistar Intézetben, Pennsylvaniában. Frank MacFarlane Burnet ezt az elméletet Hayflickről nevezte el. Internal Mutagenesis című könyve, amely 1974-ben jelent meg. A Hayflick-határ fogalma segített a tudósoknak tanulmányozni a sejtöregedés hatásait az emberi szervezetben, a sejtfejlődést az embrionális állapottól a halálig, beleértve a kromoszómavégek hosszának lerövidülésének hatását, az ún. telomerek.
1961-ben Hayflick a Wistar Institute-ban kezdett dolgozni, ahol megfigyelések révén megfigyelte, hogy az emberi sejtek nem osztódnak a végtelenségig. Hayflick és Paul Moorehead leírta ezt a jelenséget a Serial Cultivation of Human Diploid Cell Strains című monográfiában. Hayflick Wistar Intézetben végzett munkája az intézetben kísérleteket végző tudósok számára kívánt tápoldatot biztosítani, ugyanakkor Hayflick saját kutatásaival is foglalkozott a vírusok sejtekre gyakorolt hatásaival kapcsolatban. 1965-ben Hayflick kidolgozta a Hayflick-határ fogalmát „Az emberi diploma sejttörzsek korlátozott élettartama mesterséges környezetben” című monográfiában.
Hayflick arra a következtetésre jutott, hogy a sejt csak negyven-hatvan alkalommal tudja befejezni a mitózist, vagyis az osztódás útján történő szaporodási folyamatot, amely után a halál következik be. Ez a következtetés minden sejtfajtára érvényes, legyen az felnőtt vagy csírasejtek. Hayflick hipotézist terjesztett elő, amely szerint egy sejt minimális replikációs képessége összefüggésbe hozható az öregedéssel, és ennek megfelelően az emberi test öregedési folyamatával.
1974-ben Hayflick társalapítója volt a National Institute on Aging-nak a marylandi Bethesdában.
Ez az intézmény az Egyesült Államok Nemzeti Egészségügyi Intézetének ága. 1982-ben Hayflick az 1945-ben New Yorkban alapított American Society for Gerontology alelnöke is lett. Ezt követően Hayflick azon dolgozott, hogy népszerűsítse elméletét, és megcáfolja Carrel sejthalhatatlanságról szóló elméletét.
Carrel elméletének cáfolata
Alexis Carrel francia sebész, aki a huszadik század elején csirke szívszövettel foglalkozott, úgy vélte, hogy a sejtek osztódással végtelenül szaporodhatnak. Carrel azt állította, hogy képes volt elérni a csirke szívsejtek osztódását tápközegben – ez a folyamat több mint húsz évig tartott. A csirke szívszövetével végzett kísérletei megerősítették a végtelen sejtosztódás elméletét. A tudósok többször is megpróbálták megismételni Carrel munkáját, de kísérleteik nem erősítették meg Carrel „felfedezését”.
Hayflick elméletének kritikája
Az 1990-es években néhány tudós, például Harry Rubin a Kaliforniai Egyetemen, Berkeleyben kijelentette, hogy a Hayflick-határ csak a sérült sejtekre vonatkozik. Rubin azt javasolta, hogy a sejtkárosodást az okozhatja, hogy a sejtek az eredeti környezetüktől eltérő környezetben vannak a szervezetben, vagy az, hogy a tudósok kiteszik a sejteket a laboratóriumban.
Az öregedés jelenségének további kutatása
A kritika ellenére más tudósok Hayflick elméletét használták a sejtek öregedésének jelenségével kapcsolatos további kutatások alapjául, különös tekintettel a telomerekre, amelyek a kromoszómák terminális szakaszai. A telomerek védik a kromoszómákat és csökkentik a mutációkat a DNS-ben. 1973-ban A. Olovnikov orosz tudós alkalmazta Hayflick sejthalál-elméletét a mitózis során önmagukban nem szaporodó kromoszómák végeinek vizsgálatában. Olovnikov szerint a sejtosztódás folyamata véget ér, amint a sejt már nem tudja reprodukálni kromoszómáinak végeit.
Egy évvel később, 1974-ben Burnet a Hayflick-elméletet Hayflick-határnak nevezte, ezt a nevet használta Internal Mutagenesis című cikkében. Burnet munkájának középpontjában az a feltevés állt, hogy az öregedés a különféle életformák sejtjeiben rejlő belső tényező, és ezek létfontosságú tevékenysége megfelel a Hayflick-határként ismert elméletnek, amely meghatározza egy szervezet halálának időpontját.
Elizabeth Blackburn, a San Francisco-i Egyetem munkatársa és kollégája, Jack Szostak, a Boston (Massachusetts állam) Harvard Medical School munkatársa a Hayflick-határ elméletéhez fordult a telomerek szerkezetének vizsgálata során 1982-ben, amikor sikerült klónozniuk és izolálniuk a telomereket.
1989-ben Greider és Blackburn megtette a következő lépést a sejtöregedés jelenségének tanulmányozásában, és felfedezte a telomeráz nevű enzimet (a transzferázok csoportjába tartozó enzim, amely a kromoszóma-telomerek méretét, számát és nukleotid-összetételét szabályozza). Greider és Blackburn azt találta, hogy a telomeráz jelenléte segít a testsejteknek elkerülni a programozott halált.
2009-ben Blackburn, D. Szostak és K. Greider fiziológiai és orvosi Nobel-díjat kapott „a kromoszómák telomerek és a telomeráz enzim általi védelmének mechanizmusának felfedezéséért” szöveggel. Kutatásuk a Hayflick-határon alapult.