Історія створення теорії Хейфліка
Леонард Хейфлік (народився 20 травня 1928 року у Філадельфії), професор анатомії Каліфорнійського університету в Сан-Франциско, розробив свою теорію, працюючи в Інституті Вістар у Філадельфії, штат Пенсільванія, у 1965 році. Френк Макфарлейн Бернет назвав цю теорію на честь Гейфліка в його книга під назвою «Внутрішній мутагенез», опублікована в 1974 році. Концепція межі Хейфліка допомогла вченим вивчити наслідки старіння клітин в організмі людини, розвиток клітин від ембріональної стадії до смерті, включаючи ефект укорочення довжини кінців хромосом, які називаються теломери.
У 1961 році Хейфлік почав працювати в Інституті Вістар, де спостерігав, що людські клітини не діляться нескінченно. Хейфлік і Пол Мурхед описали це явище в монографії під назвою Serial Cultivation of Human Diploid Cell Strains. Робота Хейфліка в Інституті Wistar мала на меті забезпечити живильний розчин для вчених, які проводили експерименти в інституті, але в той же час Хейфлік займався власними дослідженнями впливу вірусів на клітини. У 1965 році Хейфлік розробив концепцію межі Хейфліка в монографії під назвою «Обмежений термін життя диплоїдних клітин людини в штучному середовищі».
Хейфлік дійшов висновку, що клітина здатна завершити мітоз, тобто процес розмноження шляхом поділу, лише сорок-шістдесят разів, після чого настає смерть. Цей висновок застосовувався до всіх різновидів клітин, як дорослих, так і статевих. Хейфлік висунув гіпотезу, згідно з якою мінімальна реплікативна здатність клітини пов'язана з її старінням і, відповідно, з процесом старіння організму людини.
У 1974 році Хейфлік став співзасновником Національного інституту проблем старіння в Бетесді, штат Меріленд.
Цей заклад є філією Національного інституту здоров'я США. У 1982 році Хейфлік також став віце-головою Американського товариства геронтології, заснованого в 1945 році в Нью-Йорку. Згодом Хейфлік працював над популяризацією своєї теорії та спростуванням теорії Карреля про клітинне безсмертя.
Спростування теорії Карреля
Алексіс Каррель, французький хірург, який на початку двадцятого століття працював із тканинами курячого серця, вважав, що клітини можуть відтворюватися нескінченно довго шляхом ділення. Каррель стверджував, що йому вдалося домогтися поділу клітин курячого серця в живильному середовищі - цей процес тривав більше двадцяти років. Його експерименти з тканиною курячого серця підтвердили теорію нескінченного поділу клітин. Вчені неодноразово намагалися повторити роботу Карреля, але їх експерименти не підтвердили «відкриття» Карреля.
Критика теорії Хейфліка
У 1990-х роках деякі вчені, такі як Гаррі Рубін з Каліфорнійського університету в Берклі, заявили, що обмеження Хейфліка стосується лише пошкоджених клітин. Рубін припустив, що пошкодження клітин може бути спричинене тим, що клітини знаходяться в середовищі, яке відрізняється від їх початкового середовища в організмі, або вченими, які виявляють клітини в лабораторії.
Подальші дослідження явища старіння
Незважаючи на критику, інші вчені використали теорію Хейфліка як основу для подальших досліджень явища клітинного старіння, особливо теломерів, які є кінцевими ділянками хромосом. Теломери захищають хромосоми та зменшують мутації в ДНК. У 1973 р. російський вчений А. Оловников застосував теорію Хейфліка про загибель клітин у своїх дослідженнях кінців хромосом, які не відтворюються під час мітозу. За Оловниковим, процес поділу клітини закінчується, як тільки клітина більше не може відтворювати кінці своїх хромосом.
Через рік, у 1974 році, Бернет назвав теорію Хейфліка межею Хейфліка, використовуючи цю назву у своїй статті «Внутрішній мутагенез». В основі роботи Бернета лежало припущення про те, що старіння є внутрішнім фактором, властивим клітинам різних форм життя, і що їх життєдіяльність відповідає теорії, відомій як межа Хейфліка, яка встановлює час смерті організму.
Елізабет Блекберн з Університету Сан-Франциско та її колега Джек Шостак з Гарвардської медичної школи в Бостоні, Массачусетс, звернулися до теорії межі Хейфліка у своїх дослідженнях структури теломерів у 1982 році, коли їм вдалося клонувати та виділити теломери.
У 1989 році Грейдер і Блекберн зробили наступний крок у вивченні явища клітинного старіння, відкривши фермент під назвою теломераза (фермент із групи трансфераз, який контролює розмір, кількість і нуклеотидний склад теломерів хромосом). Грейдер і Блекберн виявили, що наявність теломерази допомагає клітинам організму уникнути запрограмованої смерті.
У 2009 році Блекберн, Д. Шостак і К. Грейдер отримали Нобелівську премію з фізіології та медицини з формулюванням «за відкриття механізмів захисту хромосом теломерами та ферментом теломераза». Їхні дослідження базувалися на межі Хейфліка.