De geschiedenis van de totstandkoming van de theorie van Hayflick
Leonard Hayflick (geboren op 20 mei 1928 in Philadelphia), hoogleraar anatomie aan de Universiteit van Californië in San Francisco, ontwikkelde zijn theorie tijdens zijn werk aan het Wistar Institute in Philadelphia, Pennsylvania, in 1965. Frank MacFarlane Burnet noemde deze theorie naar Hayflick in zijn boek getiteld Interne mutagenese, gepubliceerd in 1974. Het concept van de Hayflick-limiet hielp wetenschappers bij het bestuderen van de effecten van celveroudering in het menselijk lichaam, celontwikkeling van het embryonale stadium tot de dood, inclusief het effect van het verkorten van de lengte van de uiteinden van chromosomen genaamd telomeren.
In 1961 begon Hayflick te werken bij het Wistar Institute, waar hij door observatie opmerkte dat menselijke cellen zich niet oneindig delen. Hayflick en Paul Moorehead beschreven dit fenomeen in een monografie getiteld Serial Cultivation of Human Diploid Cell Strains. Hayflicks werk bij het Wistar Institute was bedoeld om een voedingsoplossing te bieden voor de wetenschappers die experimenten uitvoerden in het instituut, maar tegelijkertijd was Hayflick bezig met zijn eigen onderzoek naar de effecten van virussen in cellen. In 1965 werkte Hayflick het concept van de Hayflick-limiet verder uit in een monografie met de titel "Limited Lifespan of Human Diploid Cell Strains in the Artificial Environment".
Hayflick kwam tot de conclusie dat de cel de mitose, dwz het reproductieproces door deling, slechts veertig tot zestig keer kan voltooien, waarna de dood intreedt. Deze conclusie gold voor alle soorten cellen, zowel volwassen als kiemcellen. Hayflick bracht een hypothese naar voren volgens welke het minimale replicatievermogen van een cel wordt geassocieerd met zijn veroudering en, bijgevolg, met het verouderingsproces van het menselijk lichaam.
In 1974 was Hayflick mede-oprichter van het National Institute on Aging in Bethesda, Maryland.
Deze instelling is een tak van de Amerikaanse National Institutes of Health. In 1982 werd Hayflick ook vice-voorzitter van de American Society for Gerontology, opgericht in 1945 in New York. Vervolgens werkte Hayflick aan het populariseren van zijn theorie en het weerleggen van Carrels theorie van cellulaire onsterfelijkheid.
Weerlegging van de theorie van Carrel
Alexis Carrel, een Franse chirurg die in het begin van de twintigste eeuw met kippenhartweefsel werkte, geloofde dat cellen zich onbeperkt konden voortplanten door te delen. Carrel beweerde dat hij de deling van kippenhartcellen in een voedingsbodem kon bereiken - dit proces ging meer dan twintig jaar door. Zijn experimenten met kippenhartweefsel versterkten de theorie van eindeloze celdeling. Wetenschappers hebben herhaaldelijk geprobeerd het werk van Carrel te herhalen, maar hun experimenten hebben de "ontdekking" van Carrel niet bevestigd.
Kritiek op de theorie van Hayflick
In de jaren negentig verklaarden sommige wetenschappers, zoals Harry Rubin van de University of California in Berkeley, dat de Hayflick-limiet alleen van toepassing is op beschadigde cellen. Rubin suggereerde dat celbeschadiging kan worden veroorzaakt doordat de cellen zich in een andere omgeving bevinden dan hun oorspronkelijke omgeving in het lichaam, of door wetenschappers die de cellen in het laboratorium blootstellen.
Verder onderzoek naar het fenomeen veroudering
Ondanks kritiek hebben andere wetenschappers de theorie van Hayflick gebruikt als basis voor verder onderzoek naar het fenomeen cellulaire veroudering, met name telomeren, de terminale delen van chromosomen. Telomeren beschermen chromosomen en verminderen mutaties in het DNA. In 1973 paste de Russische wetenschapper A. Olovnikov Hayflicks theorie van celdood toe in zijn studies van de uiteinden van chromosomen die zichzelf niet reproduceren tijdens mitose. Volgens Olovnikov stopt het proces van celdeling zodra de cel de uiteinden van zijn chromosomen niet meer kan reproduceren.
Een jaar later, in 1974, noemde Burnet de Hayflick-theorie de Hayflick-limiet, waarbij hij deze naam gebruikte in zijn artikel, Interne mutagenese. De kern van Burnets werk was de veronderstelling dat veroudering een intrinsieke factor is die inherent is aan de cellen van verschillende levensvormen, en dat hun vitale activiteit overeenkomt met een theorie die bekend staat als de Hayflick-limiet, die het tijdstip van overlijden van een organisme vaststelt.
Elizabeth Blackburn van de Universiteit van San Francisco en haar collega Jack Szostak van de Harvard Medical School in Boston, Massachusetts, wendden zich in 1982 tot de theorie van de Hayflick-limiet in hun onderzoek naar de structuur van telomeren toen ze erin slaagden telomeren te klonen en te isoleren.
In 1989 namen Greider en Blackburn de volgende stap in het bestuderen van het fenomeen celveroudering door een enzym te ontdekken dat telomerase wordt genoemd (een enzym uit de groep van transferasen dat de grootte, het aantal en de nucleotidesamenstelling van chromosoomtelomeren regelt). Greider en Blackburn ontdekten dat de aanwezigheid van telomerase lichaamscellen helpt om geprogrammeerde dood te voorkomen.
In 2009 ontvingen Blackburn, D. Szostak en K. Greider de Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde met de bewoording "voor hun ontdekking van de mechanismen van bescherming van chromosomen door telomeren en het enzym telomerase." Hun onderzoek was gebaseerd op de Hayflick-limiet.