Heiflika teorijas tapšanas vēsture
Leonards Heifliks (dzimis 20. gada 1928. maijā Filadelfijā), Kalifornijas Universitātes Sanfrancisko anatomijas profesors, savu teoriju izstrādāja, strādājot Wistar institūtā Filadelfijā, Pensilvānijas štatā, 1965. gadā. Frenks Makfarleins Bērnets šo teoriju nosauca Heiflika vārdā viņa grāmata ar nosaukumu Internal Mutagenesis, kas publicēta 1974. gadā. Heiflika robežas jēdziens palīdzēja zinātniekiem izpētīt šūnu novecošanās ietekmi uz cilvēka ķermeni, šūnu attīstību no embrija stadijas līdz nāvei, tostarp hromosomu galu garuma saīsināšanas efektu, ko sauc par hromosomu. telomēri.
1961. gadā Heifliks sāka strādāt Vistaras institūtā, kur viņš novēroja, ka cilvēka šūnas nedalās bezgalīgi. Heifliks un Pols Mūrheds aprakstīja šo fenomenu monogrāfijā ar nosaukumu Serial Cultivation of Human Diploid Cell Strains. Heiflika darbs Vistaras institūtā bija paredzēts, lai nodrošinātu barības vielu šķīdumu zinātniekiem, kuri veica eksperimentus institūtā, bet tajā pašā laikā Heifliks nodarbojās ar saviem pētījumiem par vīrusu ietekmi šūnās. 1965. gadā Heifliks izstrādāja Heiflika robežas koncepciju monogrāfijā ar nosaukumu “Ierobežots cilvēka diplomīdu šūnu celmu mūža ilgums mākslīgajā vidē”.
Heifliks nonāca pie secinājuma, ka šūna spēj pabeigt mitozi, ti, vairošanās procesu dalīšanās ceļā, tikai četrdesmit līdz sešdesmit reizes, pēc kura iestājas nāve. Šis secinājums attiecās uz visām šūnu šķirnēm neatkarīgi no tā, vai tās ir pieaugušas vai dzimumšūnas. Heifliks izvirzīja hipotēzi, saskaņā ar kuru šūnas minimālā replikācijas spēja ir saistīta ar tās novecošanos un attiecīgi ar cilvēka ķermeņa novecošanās procesu.
1974. gadā Heifliks līdzdibināja Nacionālo novecošanas institūtu Betesdā, Merilendā.
Šī iestāde ir ASV Nacionālā veselības institūta filiāle. 1982. gadā Heifliks kļuva arī par vicepriekšsēdētāju Amerikas Gerontoloģijas biedrībai, kas dibināta 1945. gadā Ņujorkā. Pēc tam Heifliks strādāja, lai popularizētu savu teoriju un atspēkotu Kerela teoriju par šūnu nemirstību.
Karela teorijas atspēkošana
Aleksis Kerels, franču ķirurgs, kurš divdesmitā gadsimta sākumā strādāja ar vistas sirds audiem, uzskatīja, ka šūnas var vairoties bezgalīgi, daloties. Karels apgalvoja, ka viņam izdevies panākt vistas sirds šūnu dalīšanos uzturvielu barotnē – šis process turpinājās vairāk nekā divdesmit gadus. Viņa eksperimenti ar vistas sirds audiem nostiprināja bezgalīgas šūnu dalīšanās teoriju. Zinātnieki vairākkārt ir mēģinājuši atkārtot Kerela darbu, taču viņu eksperimenti nav apstiprinājuši Karela “atklāšanu”.
Heiflika teorijas kritika
Deviņdesmitajos gados daži zinātnieki, piemēram, Harijs Rubins Kalifornijas Universitātē Bērklijā, paziņoja, ka Heiflika ierobežojums attiecas tikai uz bojātām šūnām. Rubins ierosināja, ka šūnu bojājumus var izraisīt šūnu atrašanās vidē, kas atšķiras no to sākotnējās vides organismā, vai arī zinātnieki, kas pakļauj šūnas laboratorijā.
Turpmāki pētījumi par novecošanas fenomenu
Neraugoties uz kritiku, citi zinātnieki ir izmantojuši Heiflika teoriju kā pamatu turpmākiem pētījumiem par šūnu novecošanos, īpaši telomēriem, kas ir hromosomu gala sadaļas. Telomēri aizsargā hromosomas un samazina mutācijas DNS. 1973. gadā krievu zinātnieks A. Olovņikovs pielietoja Heiflika šūnu nāves teoriju pētījumos par hromosomu galiem, kas mitozes laikā pašas nevairojas. Pēc Olovņikova teiktā, šūnu dalīšanās process beidzas, tiklīdz šūna vairs nespēj reproducēt savu hromosomu galus.
Gadu vēlāk, 1974. gadā, Bērnets Heiflika teoriju nosauca par Heiflika robežu, izmantojot šo nosaukumu savā dokumentā Internal Mutagenesis. Bērneta darba pamatā bija pieņēmums, ka novecošana ir raksturīgs faktors, kas raksturīgs dažādu dzīvības formu šūnām un ka to dzīvībai svarīgā aktivitāte atbilst teorijai, kas pazīstama kā Heiflika robeža, kas nosaka organisma nāves laiku.
Elizabete Blekbērna no Sanfrancisko Universitātes un viņas kolēģis Džeks Szostaks no Hārvardas Medicīnas skolas Bostonā, Masačūsetsā, savos pētījumos par telomēru struktūru pievērsās Heiflika robežas teorijai 1982. gadā, kad viņiem izdevās klonēt un izolēt telomērus.
1989. gadā Greiders un Blekbērns spēra nākamo soli šūnu novecošanās fenomena izpētē, atklājot enzīmu, ko sauc par telomerāzi (enzīmu no transferāžu grupas, kas kontrolē hromosomu telomēru izmēru, skaitu un nukleotīdu sastāvu). Greiders un Blekbērns atklāja, ka telomerāzes klātbūtne palīdz ķermeņa šūnām izvairīties no ieprogrammētas nāves.
2009. gadā Blekbērns, D. Szostaks un K. Greiders saņēma Nobela prēmiju fizioloģijā vai medicīnā ar formulējumu “par telomēru un enzīma telomerāzes hromosomu aizsardzības mehānismu atklāšanu”. Viņu pētījumi balstījās uz Heiflika limitu.