Povijest nastanka Hayflickove teorije
Leonard Hayflick (rođen 20. svibnja 1928. u Philadelphiji), profesor anatomije na Kalifornijskom sveučilištu u San Franciscu, razvio je svoju teoriju dok je radio na Institutu Wistar u Philadelphiji, Pennsylvania, 1965. godine. Frank MacFarlane Burnet ovu je teoriju nazvao po Hayflicku u njegova knjiga pod naslovom Unutarnja mutageneza, objavljena 1974. Koncept Hayflickove granice pomogao je znanstvenicima u proučavanju učinaka starenja stanica u ljudskom tijelu, razvoja stanice od embrionalne faze do smrti, uključujući učinak skraćivanja duljine krajeva kromosoma tzv. telomeri.
Godine 1961. Hayflick je počeo raditi na Institutu Wistar, gdje je promatranjem uočio da se ljudske stanice ne dijele beskonačno. Hayflick i Paul Moorehead opisali su ovaj fenomen u monografiji pod naslovom Serial Cultivation of Human Diploid Cell Strains. Hayflickov rad na institutu Wistar imao je za cilj osigurati hranjivu otopinu za znanstvenike koji su provodili pokuse na institutu, no istodobno se Hayflick bavio vlastitim istraživanjem učinaka virusa na stanice. Godine 1965. Hayflick je razradio koncept Hayflickove granice u monografiji pod naslovom “Ograničeni životni vijek sojeva ljudskih diploidnih stanica u umjetnom okruženju”.
Hayflick je došao do zaključka da je stanica sposobna završiti mitozu, odnosno proces razmnožavanja diobom, samo četrdeset do šezdeset puta, nakon čega nastupa smrt. Ovaj se zaključak odnosio na sve vrste stanica, bilo odrasle ili zametne stanice. Hayflick je iznio hipotezu prema kojoj je minimalna replikativna sposobnost stanice povezana s njezinim starenjem, a time i s procesom starenja ljudskog tijela.
Godine 1974. Hayflick je suosnivač Nacionalnog instituta za starenje u Bethesdi, Maryland.
Ova ustanova je ogranak američkog Nacionalnog instituta za zdravlje. Godine 1982. Hayflick je također postao potpredsjednik Američkog društva za gerontologiju, osnovanog 1945. u New Yorku. Nakon toga, Hayflick je radio na popularizaciji svoje teorije i pobijanju Carrelove teorije o staničnoj besmrtnosti.
Pobijanje Carrelove teorije
Alexis Carrel, francuski kirurg koji je početkom dvadesetog stoljeća radio s tkivom pilećeg srca, vjerovao je da se stanice mogu beskonačno razmnožavati dijeljenjem. Carrel je tvrdio da je uspio postići diobu stanica kokošjeg srca u hranjivom mediju - taj se proces nastavio više od dvadeset godina. Njegovi eksperimenti s tkivom kokošjeg srca učvrstili su teoriju o beskrajnoj diobi stanica. Znanstvenici su opetovano pokušavali ponoviti Carrelov rad, ali njihovi eksperimenti nisu potvrdili Carrelovo "otkriće".
Kritika Hayflickove teorije
U 1990-ima neki su znanstvenici, poput Harryja Rubina sa Kalifornijskog sveučilišta u Berkeleyu, izjavili da se Hayflickova granica odnosi samo na oštećene stanice. Rubin je sugerirao da bi oštećenje stanica moglo biti uzrokovano time što su stanice u okruženju različitom od svog izvornog okruženja u tijelu ili znanstvenicima koji izlažu stanice u laboratoriju.
Daljnja istraživanja fenomena starenja
Unatoč kritikama, drugi su znanstvenici koristili Hayflickovu teoriju kao osnovu za daljnja istraživanja fenomena staničnog starenja, posebice telomera, koji su završni dijelovi kromosoma. Telomeri štite kromosome i smanjuju mutacije u DNK. Godine 1973. ruski znanstvenik A. Olovnikov primijenio je Hayflickovu teoriju stanične smrti u svojim proučavanjima krajeva kromosoma koji se ne razmnožavaju tijekom mitoze. Prema Olovnikovu, proces stanične diobe završava čim stanica više ne može reproducirati krajeve svojih kromosoma.
Godinu dana kasnije, 1974., Burnet je nazvao Hayflickovu teoriju Hayflickovom granicom, koristeći to ime u svom radu, Unutarnja mutageneza. U središtu Burnetovog rada bila je pretpostavka da je starenje unutarnji čimbenik svojstven stanicama različitih oblika života, te da njihova vitalna aktivnost odgovara teoriji poznatoj kao Hayflickova granica, koja utvrđuje vrijeme smrti organizma.
Elizabeth Blackburn sa Sveučilišta u San Franciscu i njezin kolega Jack Szostak s Medicinskog fakulteta Harvard u Bostonu, Massachusetts, okrenuli su se teoriji Hayflickove granice u svojim proučavanjima 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 skupine transferaza koji kontrolira veličinu, broj i sastav nukleotida kromosomskih telomera). Greider i Blackburn otkrili su da prisutnost telomeraze pomaže tjelesnim stanicama da izbjegnu programiranu smrt.
Godine 2009. Blackburn, D. Szostak i K. Greider dobili su Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu s formulacijom “za otkriće mehanizama zaštite kromosoma pomoću telomera i enzima telomeraze”. Njihovo se istraživanje temeljilo na Hayflickovoj granici.