Историята на създаването на теорията на Хейфлик
Леонард Хейфлик (роден на 20 май 1928 г. във Филаделфия), професор по анатомия в Калифорнийския университет в Сан Франциско, развива своята теория, докато работи в Wistar Institute във Филаделфия, Пенсилвания, през 1965 г. Франк Макфарлейн Бърнет кръщава тази теория на името на Хейфлик през неговата книга, озаглавена Вътрешна мутагенеза, публикувана през 1974 г. Концепцията за границата на Хейфлик помогна на учените да изследват ефектите от клетъчното стареене в човешкото тяло, клетъчното развитие от ембрионален стадий до смърт, включително ефекта от скъсяване на дължината на краищата на хромозомите, т.нар. теломери.
През 1961 г. Хейфлик започва работа в Wistar Institute, където наблюдава чрез наблюдение, че човешките клетки не се делят безкрайно. Хейфлик и Пол Мурхед описват този феномен в монография, озаглавена Серийно култивиране на човешки диплоидни клетъчни щамове. Работата на Хейфлик в Wistar Institute имаше за цел да осигури хранителен разтвор за учените, които провеждаха експерименти в института, но в същото време Хейфлик беше ангажиран със собствените си изследвания върху ефектите на вирусите в клетките. През 1965 г. Хейфлик разработва концепцията за границата на Хейфлик в монография, озаглавена „Ограничена продължителност на живота на човешки диплоидни клетъчни щамове в изкуствена среда“.
Хейфлик стига до извода, че клетката е способна да завърши митозата, т.е. процеса на размножаване чрез делене, само четиридесет до шестдесет пъти, след което настъпва смърт. Това заключение се отнася за всички разновидности на клетките, независимо дали са възрастни или зародишни клетки. Хейфлик изложи хипотеза, според която минималната репликативна способност на клетката е свързана с нейното стареене и съответно с процеса на стареене на човешкото тяло.
През 1974 г. Хейфлик е съосновател на Националния институт по стареене в Бетесда, Мериленд.
Тази институция е клон на Националния здравен институт на САЩ. През 1982 г. Хейфлик става и заместник-председател на Американското дружество по геронтология, основано през 1945 г. в Ню Йорк. Впоследствие Хейфлик работи за популяризиране на своята теория и за опровергаване на теорията на Карел за клетъчното безсмъртие.
Опровержение на теорията на Карел
Алексис Карел, френски хирург, работил с тъкани на пилешко сърце в началото на ХХ век, вярва, че клетките могат да се възпроизвеждат безкрайно чрез делене. Карел твърди, че е успял да постигне разделяне на клетки от пилешко сърце в хранителна среда - този процес продължи повече от двадесет години. Неговите експерименти с пилешка сърдечна тъкан затвърдиха теорията за безкрайното делене на клетките. Учените многократно са се опитвали да повторят работата на Карел, но техните експерименти не са потвърдили „откритието“ на Карел.
Критика на теорията на Хейфлик
През 1990-те години някои учени, като Хари Рубин от Калифорнийския университет в Бъркли, заявиха, че ограничението на Хейфлик се прилага само за увредени клетки. Рубин предположи, че увреждането на клетките може да бъде причинено от това, че клетките са в среда, различна от първоначалната им среда в тялото, или от учени, които излагат клетките в лабораторията.
Допълнителни изследвания на феномена на стареенето
Въпреки критиките, други учени са използвали теорията на Хейфлик като основа за по-нататъшни изследвания на феномена на клетъчното стареене, особено на теломерите, които са крайните участъци на хромозомите. Теломерите защитават хромозомите и намаляват мутациите в ДНК. През 1973 г. руският учен А. Оловников прилага теорията на Хейфлик за клетъчната смърт в своите изследвания на краищата на хромозомите, които не се възпроизвеждат по време на митоза. Според Оловников процесът на клетъчно делене приключва веднага щом клетката вече не може да възпроизвежда краищата на своите хромозоми.
Година по-късно, през 1974 г., Бърнет нарича теорията на Хейфлик границата на Хейфлик, използвайки това име в статията си „Вътрешен мутагенезис“. В основата на работата на Бърнет беше предположението, че стареенето е присъщ фактор, присъщ на клетките на различни форми на живот, и че тяхната жизнена активност съответства на теория, известна като границата на Хейфлик, която установява времето на смъртта на организма.
Елизабет Блекбърн от университета в Сан Франциско и нейният колега Джак Шостак от Харвардското медицинско училище в Бостън, Масачузетс, се обърнаха към теорията за границата на Хейфлик в своите изследвания на структурата на теломерите през 1982 г., когато успяха да клонират и изолират теломерите.
През 1989 г. Greider и Blackburn предприеха следващата стъпка в изучаването на феномена на клетъчното стареене, като откриха ензим, наречен теломераза (ензим от групата на трансферазите, който контролира размера, броя и нуклеотидния състав на хромозомните теломери). Грейдър и Блекбърн установиха, че наличието на теломераза помага на телесните клетки да избегнат програмирана смърт.
През 2009 г. Блекбърн, Д. Шостак и К. Грейдер получиха Нобелова награда за физиология или медицина с формулировката „за откриването на механизмите за защита на хромозомите от теломерите и ензима теломераза“. Техните изследвания се основават на границата на Хейфлик.