Lịch sử hình thành lý thuyết Hayflick
Leonard Hayflick (sinh ngày 20 tháng 1928 năm 1965 tại Philadelphia), giáo sư giải phẫu học tại Đại học California ở San Francisco, đã phát triển lý thuyết của mình khi làm việc tại Viện Wistar ở Philadelphia, Pennsylvania, vào năm 1974. Frank MacFarlane Burnet đã đặt tên cho lý thuyết này theo tên Hayflick trong cuốn sách của ông có tên Internal Mutagenesis, xuất bản năm XNUMX. Khái niệm về giới hạn Hayflick đã giúp các nhà khoa học nghiên cứu tác động của quá trình lão hóa tế bào trong cơ thể con người, sự phát triển của tế bào từ giai đoạn phôi thai cho đến khi chết, bao gồm cả tác động rút ngắn độ dài của các đầu nhiễm sắc thể được gọi là telomere.
Năm 1961, Hayflick bắt đầu làm việc tại Viện Wistar, nơi ông nhận thấy thông qua quan sát rằng các tế bào của con người không phân chia vô hạn định. Hayflick và Paul Moorehead đã mô tả hiện tượng này trong một chuyên khảo có tiêu đề Nuôi cấy nối tiếp các chủng tế bào lưỡng bội ở người. Công việc của Hayflick tại Viện Wistar nhằm cung cấp giải pháp dinh dưỡng cho các nhà khoa học tiến hành thí nghiệm tại viện, nhưng đồng thời Hayflick cũng tham gia vào nghiên cứu của riêng mình về tác động của vi rút trong tế bào. Năm 1965, Hayflick đã xây dựng khái niệm về giới hạn Hayflick trong một chuyên khảo có tiêu đề “Tuổi thọ có giới hạn của các dòng tế bào lưỡng bội ở người trong môi trường nhân tạo”.
Hayflick đi đến kết luận rằng tế bào có thể hoàn thành quá trình nguyên phân, tức là quá trình sinh sản thông qua phân chia, chỉ từ XNUMX đến XNUMX lần, sau đó cái chết xảy ra. Kết luận này áp dụng cho tất cả các loại tế bào, dù là tế bào trưởng thành hay tế bào mầm. Hayflick đưa ra một giả thuyết theo đó khả năng tái tạo tối thiểu của một tế bào có liên quan đến sự lão hóa của nó và theo đó, với quá trình lão hóa của cơ thể con người.
Năm 1974, Hayflick đồng sáng lập Viện Quốc gia về Lão hóa ở Bethesda, Maryland.
Học viện này là một nhánh của Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ. Năm 1982, Hayflick cũng trở thành phó chủ tịch của Hiệp hội Lão khoa Hoa Kỳ, được thành lập năm 1945 tại New York. Sau đó, Hayflick đã làm việc để phổ biến lý thuyết của mình và bác bỏ lý thuyết của Carrel về sự bất tử của tế bào.
Bác bỏ lý thuyết của Carrel
Alexis Carrel, một bác sĩ phẫu thuật người Pháp đã làm việc với mô tim gà vào đầu thế kỷ XNUMX, tin rằng các tế bào có thể sinh sản vô tận bằng cách phân chia. Carrel tuyên bố rằng ông đã có thể đạt được sự phân chia tế bào tim gà trong môi trường dinh dưỡng – quá trình này tiếp tục trong hơn hai mươi năm. Các thí nghiệm của ông với mô tim gà đã củng cố lý thuyết về sự phân chia tế bào vô tận. Các nhà khoa học đã nhiều lần cố gắng lặp lại công việc của Carrel, nhưng các thí nghiệm của họ đã không xác nhận "khám phá" về Carrel.
Chỉ trích lý thuyết của Hayflick
Trong những năm 1990, một số nhà khoa học, chẳng hạn như Harry Rubin tại Đại học California ở Berkeley, tuyên bố rằng giới hạn Hayflick chỉ áp dụng cho các tế bào bị hư hỏng. Rubin cho rằng tổn thương tế bào có thể do tế bào ở trong môi trường khác với môi trường ban đầu trong cơ thể, hoặc do các nhà khoa học phơi nhiễm tế bào trong phòng thí nghiệm.
Nghiên cứu sâu hơn về hiện tượng lão hóa
Bất chấp những lời chỉ trích, các nhà khoa học khác đã sử dụng lý thuyết của Hayflick làm cơ sở để nghiên cứu sâu hơn về hiện tượng lão hóa tế bào, đặc biệt là các telomere, là phần cuối của nhiễm sắc thể. Telomere bảo vệ nhiễm sắc thể và giảm đột biến trong DNA. Năm 1973, nhà khoa học Nga A. Olovnikov đã áp dụng lý thuyết của Hayflick về cái chết của tế bào trong nghiên cứu của mình về các đầu mút của nhiễm sắc thể không tự tái tạo trong quá trình nguyên phân. Theo Olovnikov, quá trình phân chia tế bào kết thúc ngay khi tế bào không còn khả năng tái tạo các đầu mút của nhiễm sắc thể.
Một năm sau, năm 1974, Burnet gọi lý thuyết Hayflick là giới hạn Hayflick, sử dụng tên này trong bài báo của ông, Internal Mutagenesis. Trọng tâm của công trình nghiên cứu của Burnet là giả định rằng lão hóa là một yếu tố nội tại vốn có trong các tế bào của các dạng sống khác nhau và hoạt động sống của chúng tương ứng với một lý thuyết được gọi là giới hạn Hayflick, thiết lập thời gian chết của một sinh vật.
Elizabeth Blackburn của Đại học San Francisco và đồng nghiệp Jack Szostak của Trường Y Harvard ở Boston, Massachusetts, đã chuyển sang lý thuyết về giới hạn Hayflick trong các nghiên cứu của họ về cấu trúc của telomere vào năm 1982 khi họ thành công trong việc nhân bản và cô lập các telomere.
Năm 1989, Greider và Blackburn thực hiện bước tiếp theo trong việc nghiên cứu hiện tượng lão hóa tế bào bằng cách phát hiện ra một loại enzyme gọi là telomerase (một loại enzyme thuộc nhóm transferase kiểm soát kích thước, số lượng và thành phần nucleotide của telomere nhiễm sắc thể). Greider và Blackburn phát hiện ra rằng sự hiện diện của telomerase giúp tế bào cơ thể tránh được cái chết theo chương trình.
Năm 2009, Blackburn, D. Szostak và K. Greider đã nhận được giải thưởng Nobel về Sinh lý học và Y học với lời khen “vì đã khám phá ra cơ chế bảo vệ nhiễm sắc thể bằng telomere và enzyme telomerase.” Nghiên cứu của họ dựa trên giới hạn Hayflick.