La storia della creazione della teoria di Hayflick
Leonard Hayflick (nato il 20 maggio 1928 a Filadelfia), professore di anatomia all'Università della California a San Francisco, ha sviluppato la sua teoria mentre lavorava al Wistar Institute di Filadelfia, in Pennsylvania, nel 1965. Frank MacFarlane Burnet ha chiamato questa teoria dopo Hayflick in il suo libro intitolato Mutagenesi interna, pubblicato nel 1974. Il concetto del limite di Hayflick ha aiutato gli scienziati a studiare gli effetti dell'invecchiamento cellulare nel corpo umano, lo sviluppo cellulare dallo stadio embrionale alla morte, compreso l'effetto di accorciare la lunghezza delle estremità dei cromosomi chiamati telomeri.
Nel 1961, Hayflick iniziò a lavorare al Wistar Institute, dove osservò attraverso l'osservazione che le cellule umane non si dividono indefinitamente. Hayflick e Paul Moorehead hanno descritto questo fenomeno in una monografia intitolata Serial Cultivation of Human Diploid Cell Strains. Il lavoro di Hayflick al Wistar Institute aveva lo scopo di fornire una soluzione nutritiva per gli scienziati che hanno condotto esperimenti presso l'istituto, ma allo stesso tempo Hayflick era impegnato nella propria ricerca sugli effetti dei virus nelle cellule. Nel 1965 Hayflick elaborò il concetto di limite di Hayflick in una monografia intitolata "Durata della vita limitata dei ceppi di cellule diploidi umane nell'ambiente artificiale".
Hayflick è giunto alla conclusione che la cellula è in grado di completare la mitosi, cioè il processo di riproduzione attraverso la divisione, solo da quaranta a sessanta volte, dopo di che si verifica la morte. Questa conclusione si applicava a tutte le varietà di cellule, sia adulte che germinali. Hayflick ha avanzato un'ipotesi secondo la quale la minima capacità replicativa di una cellula è associata al suo invecchiamento e, di conseguenza, al processo di invecchiamento del corpo umano.
Nel 1974, Hayflick ha co-fondato il National Institute on Aging a Bethesda, nel Maryland.
Questa istituzione è una filiale del National Institutes of Health degli Stati Uniti. Nel 1982, Hayflick divenne anche vicepresidente dell'American Society for Gerontology, fondata nel 1945 a New York. Successivamente, Hayflick ha lavorato per rendere popolare la sua teoria e confutare la teoria dell'immortalità cellulare di Carrel.
Confutazione della teoria di Carrel
Alexis Carrel, un chirurgo francese che ha lavorato con il tessuto del cuore di pollo all'inizio del XX secolo, credeva che le cellule potessero riprodursi indefinitamente dividendo. Carrel ha affermato di essere stato in grado di ottenere la divisione delle cellule del cuore di pollo in un mezzo nutritivo: questo processo è continuato per più di vent'anni. I suoi esperimenti con il tessuto cardiaco di pollo hanno rafforzato la teoria della divisione cellulare infinita. Gli scienziati hanno ripetutamente cercato di ripetere il lavoro di Carrel, ma i loro esperimenti non hanno confermato la "scoperta" di Carrel.
Critica alla teoria di Hayflick
Negli anni '1990, alcuni scienziati, come Harry Rubin dell'Università della California a Berkeley, hanno affermato che il limite di Hayflick si applica solo alle cellule danneggiate. Rubin ha suggerito che il danno cellulare potrebbe essere causato dal fatto che le cellule si trovano in un ambiente diverso dal loro ambiente originale nel corpo o dagli scienziati che espongono le cellule in laboratorio.
Ulteriori ricerche sul fenomeno dell'invecchiamento
Nonostante le critiche, altri scienziati hanno utilizzato la teoria di Hayflick come base per ulteriori ricerche sul fenomeno dell'invecchiamento cellulare, in particolare i telomeri, che sono le sezioni terminali dei cromosomi. I telomeri proteggono i cromosomi e riducono le mutazioni nel DNA. Nel 1973, lo scienziato russo A. Olovnikov ha applicato la teoria della morte cellulare di Hayflick nei suoi studi sulle estremità dei cromosomi che non si riproducono durante la mitosi. Secondo Olovnikov, il processo di divisione cellulare termina non appena la cellula non riesce più a riprodurre le estremità dei suoi cromosomi.
Un anno dopo, nel 1974, Burnet chiamò la teoria di Hayflick il limite di Hayflick, usando questo nome nel suo articolo, Mutagenesi interna. Al centro del lavoro di Burnet c'era il presupposto che l'invecchiamento sia un fattore intrinseco nelle cellule di varie forme di vita e che la loro attività vitale corrisponda a una teoria nota come limite di Hayflick, che stabilisce il momento della morte di un organismo.
Elizabeth Blackburn dell'Università di San Francisco e il suo collega Jack Szostak della Harvard Medical School di Boston, Massachusetts, si sono rivolti alla teoria del limite di Hayflick nei loro studi sulla struttura dei telomeri nel 1982 quando sono riusciti a clonare e isolare i telomeri.
Nel 1989, Greider e Blackburn fecero il passo successivo nello studio del fenomeno dell'invecchiamento cellulare scoprendo un enzima chiamato telomerasi (un enzima del gruppo delle transferasi che controlla la dimensione, il numero e la composizione nucleotidica dei telomeri dei cromosomi). Greider e Blackburn hanno scoperto che la presenza della telomerasi aiuta le cellule del corpo a evitare la morte programmata.
Nel 2009 Blackburn, D. Szostak e K. Greider hanno ricevuto il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina con la dicitura "per la loro scoperta dei meccanismi di protezione dei cromosomi da parte dei telomeri e dell'enzima telomerasi". La loro ricerca era basata sul limite di Hayflick.