Die Entstehungsgeschichte von Hayflicks Theorie
Leonard Hayflick (* 20. Mai 1928 in Philadelphia), Professor für Anatomie an der University of California in San Francisco, entwickelte seine Theorie 1965 während seiner Tätigkeit am Wistar Institute in Philadelphia, Pennsylvania. Frank MacFarlane Burnet benannte diese Theorie nach Hayflick in sein Buch mit dem Titel Internal Mutagenese, veröffentlicht 1974. Das Konzept der Hayflick-Grenze half Wissenschaftlern, die Auswirkungen der Zellalterung im menschlichen Körper zu untersuchen, die Zellentwicklung vom Embryonalstadium bis zum Tod, einschließlich der Wirkung der Verkürzung der Länge der Chromosomenenden Telomere.
1961 begann Hayflick am Wistar Institute zu arbeiten, wo er durch Beobachtung beobachtete, dass sich menschliche Zellen nicht unbegrenzt teilen. Hayflick und Paul Moorehead beschrieben dieses Phänomen in einer Monographie mit dem Titel Serial Cultivation of Human Diploid Cell Strains. Hayflicks Arbeit am Wistar-Institut sollte eine Nährlösung für die Wissenschaftler bereitstellen, die am Institut Experimente durchführten, aber gleichzeitig beschäftigte sich Hayflick mit seiner eigenen Forschung zu den Auswirkungen von Viren in Zellen. 1965 führte Hayflick das Konzept der Hayflick-Grenze in einer Monographie mit dem Titel „Limited Lifespan of Human Diploid Cell Strains in the Artificial Environment“ aus.
Hayflick kam zu dem Schluss, dass die Zelle die Mitose, also den Prozess der Fortpflanzung durch Teilung, nur vierzig- bis sechzigmal vollenden kann, wonach der Tod eintritt. Diese Schlussfolgerung galt für alle Arten von Zellen, ob adulte oder Keimzellen. Hayflick stellte eine Hypothese auf, wonach die minimale Replikationsfähigkeit einer Zelle mit ihrer Alterung und dementsprechend mit dem Alterungsprozess des menschlichen Körpers zusammenhängt.
1974 war Hayflick Mitbegründer des National Institute on Aging in Bethesda, Maryland.
Diese Institution ist eine Zweigstelle der US National Institutes of Health. 1982 wurde Hayflick auch stellvertretender Vorsitzender der American Society for Gerontology, die 1945 in New York gegründet wurde. Anschließend arbeitete Hayflick daran, seine Theorie bekannt zu machen und Carrels Theorie der zellulären Unsterblichkeit zu widerlegen.
Widerlegung von Carrels Theorie
Alexis Carrel, ein französischer Chirurg, der Anfang des XNUMX. Jahrhunderts mit Hühnerherzgewebe arbeitete, glaubte, dass sich Zellen durch Teilung unbegrenzt vermehren könnten. Carrel behauptete, dass er in einem Nährmedium die Teilung von Hühnerherzzellen erreichen konnte – dieser Prozess dauerte mehr als zwanzig Jahre. Seine Experimente mit Hühnerherzgewebe untermauerten die Theorie der endlosen Zellteilung. Wissenschaftler haben wiederholt versucht, die Arbeit von Carrel zu wiederholen, aber ihre Experimente haben die „Entdeckung“ von Carrel nicht bestätigt.
Kritik an Hayflicks Theorie
In den 1990er Jahren erklärten einige Wissenschaftler, wie Harry Rubin von der University of California in Berkeley, dass die Hayflick-Grenze nur für beschädigte Zellen gilt. Rubin schlug vor, dass Zellschäden dadurch verursacht werden könnten, dass sich die Zellen in einer Umgebung befinden, die sich von ihrer ursprünglichen Umgebung im Körper unterscheidet, oder indem Wissenschaftler die Zellen im Labor exponieren.
Weitere Forschungen zum Phänomen des Alterns
Trotz Kritik haben andere Wissenschaftler Hayflicks Theorie als Grundlage für die weitere Erforschung des Phänomens der Zellalterung verwendet, insbesondere der Telomere, der Endabschnitte der Chromosomen. Telomere schützen Chromosomen und reduzieren Mutationen in der DNA. 1973 wendete der russische Wissenschaftler A. Olovnikov Hayflicks Theorie des Zelltods in seinen Studien über die Enden von Chromosomen an, die sich während der Mitose nicht selbst reproduzieren. Laut Olovnikov endet der Prozess der Zellteilung, sobald die Zelle die Enden ihrer Chromosomen nicht mehr reproduzieren kann.
Ein Jahr später, 1974, nannte Burnet die Hayflick-Theorie die Hayflick-Grenze und verwendete diesen Namen in seiner Arbeit Internal Mutagenese. Im Mittelpunkt von Burnets Arbeit stand die Annahme, dass das Altern ein intrinsischer Faktor ist, der den Zellen verschiedener Lebensformen innewohnt, und dass ihre Vitalaktivität einer Theorie entspricht, die als Hayflick-Grenze bekannt ist und den Zeitpunkt des Todes eines Organismus festlegt.
Elizabeth Blackburn von der University of San Francisco und ihr Kollege Jack Szostak von der Harvard Medical School in Boston, Massachusetts, wandten sich 1982 bei ihren Studien zur Struktur von Telomeren der Theorie der Hayflick-Grenze zu, als es ihnen gelang, Telomere zu klonen und zu isolieren.
1989 unternahmen Greider und Blackburn den nächsten Schritt bei der Untersuchung des Phänomens der Zellalterung, indem sie ein Enzym namens Telomerase entdeckten (ein Enzym aus der Gruppe der Transferasen, das die Größe, Anzahl und Nukleotidzusammensetzung von Chromosomen-Telomeren kontrolliert). Greider und Blackburn fanden heraus, dass das Vorhandensein von Telomerase Körperzellen hilft, den programmierten Tod zu vermeiden.
2009 erhielten Blackburn, D. Szostak und K. Greider den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin mit der Formulierung „für ihre Entdeckung der Schutzmechanismen von Chromosomen durch Telomere und das Enzym Telomerase“. Ihre Forschung basierte auf der Hayflick-Grenze.