Transdeterminacja

ZA Transdeterminacja w biologii oznacza przeprogramowanie zróżnicowanej komórki ciała, z reguły proces różnicowania się komórek ciała z zapłodnionej komórki jajowej do w pełni rozwiniętego organizmu jest nieodwracalny. Jednak w pewnych warunkach komórkę, która jest zdeterminowana w swoim zróżnicowaniu, można przeprogramować.

Co to jest transdeterminacja?

Transdeterminacja oznacza przejście z jednego określonego stanu do innego określonego stanu.W biologii transdeterminacja charakteryzuje się przeprogramowaniem już zróżnicowanej komórki ciała na inną zróżnicowaną komórkę ciała.

W przypadku ludzi i większości zwierząt wielokomórkowych rozwój organizmów rozpoczyna się od zapłodnienia komórki jajowej. Z tej pierwszej komórki rozwija się cały organizm. W miarę podziału komórek poszczególne komórki stają się coraz bardziej zróżnicowane lub wyspecjalizowane w przebiegu embriogenezy. Tak rozwijają się narządy. Na przykład komórki wątroby mają taką samą informację genetyczną jak komórki serca. Jednak w obu typach komórek niezbędna informacja genetyczna jest pobierana z różnych genów.

W ramach różnicowania niektóre geny są wyłączane przez metylację lub modyfikację histonów. Różnicowanie zachodzi w tym, że różne geny są wyłączane z linii komórkowej do linii komórkowej.

Podczas transdeterminacji nieaktywne geny są reaktywowane, a wcześniej aktywowane geny są ponownie nieaktywne. Przykładem może być złożona transformacja komórki skóry w komórkę wątroby.

Funkcja i zadanie

Zapłodniona komórka jajowa jest pierwszą komórką organizmu. Jest to pierwotna komórka macierzysta wszystkich późniejszych wysoce zróżnicowanych komórek. Wraz z pierwszymi ośmioma komórkami nazywana jest totipotencjalną komórką macierzystą. Te pierwsze komórki są nadal całkowicie niezróżnicowane i każda z nich może rozwinąć się w niezależny organizm.

Po ósmym podziale komórki tworzą się pluripotencjalne lub embrionalne komórki macierzyste. Mogą one nadal przekształcać się w komórki wszystkich trzech listków zarodkowych (ektoderma, mezoderma, endoderma). Jednak stracili już zdolność przekształcania się w niezależne organizmy.

Dalszy rozwój prowadzi do powstania postembrionalnych komórek macierzystych, które w zależności od etapu rozwoju dzielą się na płodowe, noworodkowe i dorosłe komórki macierzyste. Postembrionalne komórki macierzyste już reprezentują różne linie komórkowe, które mogą przekształcić się w określone układy narządów. One również nadal mają potencjał różnicowania, chociaż jest to związane tylko z niektórymi typami komórek. Nazywa się je multipotencjalnymi komórkami macierzystymi. Na przykład nerwowe komórki macierzyste mogą nadal przekształcać się w różne formy komórek nerwowych, ale już nie w komórki krwi.

ZA Transdyferencjacja lub możliwa jest transdeterminacja komórek. Jednak kontrowersyjne jest to, czy w pełni zróżnicowaną komórkę ciała można przeprogramować. Aby to zrobić, ekspresja tysięcy genów musiałaby zostać aktywowana, a tysiące innych genów dezaktywowanych w tym samym czasie, na przykład aby przekształcić komórkę skóry w komórkę mięśniową. Jak dotąd zakładano, że tylko dorosłe komórki macierzyste są w stanie to zrobić. Ich potencjał różnicowania wykracza nawet poza liścienie.

Przeprogramowanie przebiega zwykle w dwóch etapach. Przede wszystkim następuje odróżnicowanie komórki. Po podziale komórki różnicowanie zachodzi ponownie w innej orientacji. Taka transdeterminacja zachodzi w organizmie np. Podczas gojenia się ran. Z dorosłych komórek macierzystych powstaje wiele różnych typów komórek niezbędnych do procesu gojenia.

W przyszłości medycyna będzie miała prawdopodobnie doskonałe perspektywy jako alternatywa dla dzisiejszej technologii przeszczepów. W ten sposób chore narządy można wyhodować bezpośrednio z ich własnych dorosłych komórek macierzystych. Lata leczenia odwykowego w celu ograniczenia reakcji odrzucenia należałyby do przeszłości. W różnych badaniach in vitro kultur komórkowych do odróżnicowania i ponownego zróżnicowania komórek zastosowano czynnik wzrostu.

W ramach badań nad komórkami macierzystymi odkryto, że komórki macierzyste mogą być w stanie zastąpić komórki zniszczone podczas ataku serca. Jednak wyniki sugerują również, że gojenie nie opiera się na zastąpieniu przez komórki zdeterminowane trans, ale na stymulowaniu wzrostu komórek i procesów różnicowania komórek. Dorosłe komórki macierzyste również potwierdzają swoją wartość w regeneracji chrząstki i kości.

Choroby i dolegliwości

W związku z transdeterminacją często pojawiają się poważne choroby. Rozwój raka opiera się na odróżnicowaniu komórek ciała. Zmiany w komórce mogą prowadzić do niezróżnicowanego podziału komórkowego, który może objąć całe ciało poprzez tworzenie przerzutów. Przyczyną mogą być mutacje somatyczne, wirusy lub niekontrolowane profilowanie komórek podczas procesów gojenia.

Odróżnicowanie może być szybkie. Istnieją jednak również formy raka, w których nowotwór pozostaje przez długi czas zróżnicowany. Jednak po fazie odróżnicowania nie następuje dalsze różnicowanie. Dzielące się komórki ulegają degeneracji i po każdym podziale komórki oddalają się od swojego stanu początkowego.

Informacja genetyczna również podlega ciągłym zmianom. Na przykład gojenie się ran jest naturalnym procesem opartym na transdeterminacji. W tym przypadku dorosłe komórki macierzyste są przekształcane w zróżnicowane komórki skóry, komórki tkanki łącznej lub komórki innego typu, jednak w rzadkich przypadkach w ramach stałego podziału komórkowego powstaje złośliwy guz.

To samo może się zdarzyć po reakcjach immunologicznych. Chłoniaki są między innymi wyrazem układu odpornościowego, który wymyka się spod kontroli.