テロメアやテロメラーゼは、細胞の老化や不死化と呼ばれる現象に重要な役割を担っており、これを介して生体の恒常性維持やがん化とも密接に関連していると考えられている。ヒトなどの動物組織から取り出した初代培養細胞は分裂回数が制限されており、一定数の分裂を行うと細胞周期が停止してそれ以上は分裂できなくなる。この現象を細胞老化と呼ぶ。これに対して、がん化した細胞などは際限なく分裂することが可能であり、この形質を細胞の不死化と呼ぶ。ここでいう「不死」とはその細胞自体が死なないという意味ではなく、細胞が分裂の永続性を獲得しているという意味である。ゲノムの安定性という点から考えると、老化と不死化は相反する現象ということができる。つまり不安定になったゲノムは老化によって不安定化を抑制したり、一時的に老化状態にすることで修復する猶予を与える仕組みを備えており、がん細胞のような不死化細胞はそれらの監視機構を逃れた状態にあると言える。ここにテロメアやテロメラーゼが大きく関与していると考えられている。
染色体の最末端部はプライマーがセットできないため複製されず、テロメラーゼによって延長が行われる。テロメラーゼがない場合、染色体は複製のたびに50から200塩基対ずつ短くなる。これはプライマーの長さよりも長く、「新しい」末端複製問題としてとりあげられたが、現在では複製の際にT-ループごと切断されるためだと考えられている。テロメラーゼ自体もテロメアの維持に機能すると考えられている。この酵素はヒトでは通常の体細胞には見られず、生殖細胞で発現している。ただし体細胞でも、細胞分裂を繰り返して娘細胞を供給する幹細胞では若干の活性がみられる。卵巣や精巣などの生殖細胞では恒常的に発現している。生殖細胞は生物個体を越えて連綿と引き継がれていくものであり、ある意味では不死細胞ということができ、この性質にテロメラーゼが関わっている。またガン細胞でも大量に存在しており、ガン細胞の不死化の原因の一つと考えられている。一方、マウスでは体細胞でもテロメラーゼの発現がある。テロメラーゼは細胞周期のS期（DNA合成期）にテロメアに誘導されて機能する。出芽酵母の研究では、テロメラーゼは細胞内で最も短いテロメアから優先的に伸長させていくことがわかりつつあり、長すぎるテロメアには抑制的に働く機構が見いだされている。
染色体はDNAがヒストンに巻き付き、折り畳まれたクロマチン構造をとっている。テロメア付近ではヒストンが特徴的な化学修飾を受け、特に密な高次構造、すなわちヘテロクロマチンを形成している。テロメアのヘテロクロマチン形成にはRNAiに関わる因子が関与することが報告されている。ヘテロクロマチンは、テロメア付近の遺伝子の転写を抑制する。テロメアが短縮するとこのヘテロクロマチン構造が緩み、この領域の遺伝子発現が起こるようになる。テロメア短縮による細胞老化の原因に、この転写抑制解除が関与しているという説がある。
テロメアDNAにはさまざまなタンパク質が結合して、テロメアの形成・保護・長さの調節に関わっている。テロメアに局在するタンパク質には、テロメアの修復に関わるものや二本鎖DNA切断を感知・修復するものなどが含まれており、細胞の状態に応じて、これらのタンパク質複合体の組成や酵素活性が変化することで、テロメアの制御を行っていると考えられている。D-ループにはPot1と呼ばれるタンパク質（図の黄色の丸）が結合して安定化させており、これがT-ループの形成と保護に関与すると考えられている。ヒトの早老症ウェルナー症候群の原因遺伝子はD-ループ形成に機能するようである。また、TRFと呼ばれるタンパク質がループした二本鎖DNA部分に結合しており、これを介して他のタンパク質がテロメアに結合している。姉妹染色分体のテロメアどうしを結びつけておくタンパク質もあり、細胞周期のM期（分裂期）に異常な染色体分配が生じないよう抑制する機能を担っていることがわかりつつある。このタンパク質はセントロメアや腕部の接着に機能するコヒーシンとは異なるものである。
テロメアはDNAの特徴的な反復配列（テロメアDNA）とそこに局在する種々のタンパク質からなっている。人工的に構築した哺乳類のテロメアはT-ループと呼ばれる特徴的な構造をしていることが電子顕微鏡を用いて観察されている。実際にこの構造が生体内において形成されている直接的な証拠はまだないが、分子生物学および遺伝学的な研究結果もこのモデルを支持している。出芽酵母のテロメアは哺乳類のものほど長くないため、T-ループではなく、ヘアピン状におり曲がった構造をしていると考えられている。
父親は「アジアの鉄人」こと室伏重信（前日本記録保持者、中京大学名誉教授。広治自身も「鉄人」と呼ばれている）。母親はオリンピックやり投ルーマニア代表のセラフィナ・モーリツ（ルーマニア語: Serafina Moritz、ハンガリー語: Móritz Szerafina; 重信との離婚により広治とは生別）。父親が日本人で母親がハンガリー系ルーマニア人のハーフ。現地のミドルネーム（アレクサンダー）を持つ。妹はアテネ五輪女子ハンマー投代表・女子円盤投日本記録保持者の室伏由佳。2015年5月、一般会社員女性と結婚。静岡県沼津市生まれ。愛知県豊田市立東保見小学校、豊田市立保見中学校、千葉県・成田高等学校、中京大学体育学部を経て同学大学院体育学研究科に進学。2007年、中京大学大学院で博士号（体育学）取得。2011年4月、中京大学スポーツ科学部競技スポーツ科学科准教授に就任。2004年・アテネオリンピックの男子ハンマー投金メダリスト。陸上・投擲種目で金メダルを取ったのはアジア史上初。日本オリンピック委員会・2005年度選手強化キャンペーンのシンボルアスリート制度適用選手。IAAF選手委員（2期目）。2012年3月、日本陸上競技連盟が行っている格付けでSクラス（最高位）に認定された。同年12月13日、新設された「ゴールドアスリート」に指定された。2014年6月、東京オリンピック・パラリンピック組織委員会スポーツディレクターに就任。同年7月に東京医科歯科大学教授 兼 スポーツサイエンスセンター長に内定。同年8月に東京医科歯科大学特任教授を経て、同年10月より同教授に就任。2015年3月12日、日本陸上競技連盟の新理事に6月改選の次期役員として内定したことが発表され、就任。2015年6月、日本オリンピック委員会の理事に就任2016年6月24日、リオデジャネイロオリンピック代表選考会を兼ねた日本選手権のハンマー投競技終了後、第一線からの引退を表明。