Трансдетермінація

А Трансдетермінація в біології являє собою перепрограмування диференційованої клітини тіла, як правило, процес диференціації клітин організму від заплідненої яєчної клітини до повністю розвиненого організму є незворотним. Однак за певних умов клітина, яка визначається в її диференціації, може бути перепрограмована.

Що таке трансдетермінація?

Трансдетермінація означає перетворення з одного визначеного стану в інший визначений стан.У біології трансдетермінація характеризується перепрограмуванням вже диференційованої клітини тіла на іншу диференційовану клітину тіла.

Що стосується людей і більшості багатоклітинних тварин, розвиток організмів починається з заплідненої яєчної клітини. Весь організм розвивається з цієї першої клітини. У міру поділу клітин окремі клітини стають все більш диференційованими або спеціалізованими в ході ембріогенезу. Так розвиваються органи. Наприклад, клітини печінки мають ту саму генетичну інформацію, що й клітини серця. Однак в обох типах клітин необхідна генетична інформація отримується з різних генів.

У рамках диференціації певні гени вимикаються метилированием або модифікацією гістонів. Диференціація відбувається тим, що різні гени вимикаються з клітинної лінії на лінію клітин.

Під час трансдетермінації неактивні гени реактивуються, а раніше активовані гени знову неактивні. Прикладом може бути комплексне перетворення клітини шкіри в клітину печінки.

Функція та завдання

Запліднена яєчна клітина - перша клітина в організмі. Це первісна стовбурова клітина всіх пізніше високодиференційованих клітин. Разом з першими восьми клітинами її називають тотипотентною стовбуровою клітиною. Ці перші клітини все ще є абсолютно недиференційованими і кожна може перерости у самостійний організм.

Після поділу восьмої клітини утворюються плюрипотентні або ембріональні стовбурові клітини. Вони все ще можуть трансформуватися в клітини всіх трьох зародкових шарів (ектодерма, мезодерма, ентодерма). Однак вони вже втратили здатність розвиватися в самостійні організми.

Подальший розвиток призводить до виникнення постембріональних стовбурових клітин, які поділяються на плодові, новонароджені та дорослі стовбурові клітини залежно від стадії розвитку. Постембріональні стовбурові клітини вже представляють різні клітинні лінії, які можуть трансформуватися в певні системи органів. Вони теж все ще мають потенціал диференціації, який, однак, пов'язаний лише з певними типами клітин. Їх називають багатопотужними стовбуровими клітинами. Наприклад, нервові стовбурові клітини все ще можуть трансформуватися в різні форми нервових клітин, але вже не в клітини крові.

А Трансдиференціація або можлива трансдетермінація клітин. Однак суперечливо, чи можна перепрограмувати повністю диференційовану клітину тіла. Для цього експресію тисяч генів потрібно було б активізувати одночасно, а тисячі інших генів дезактивувати одночасно, наприклад, щоб перетворити клітину шкіри в клітину м’язів. Поки вважалося, що лише дорослі стовбурові клітини досі здатні це зробити. Їх потенціал диференціації навіть виходить за межі котиледону.

Перепрограмування зазвичай відбувається в два етапи. Насамперед відбувається дедіференціація клітини. Після поділу клітин диференціація знову відбувається в іншій орієнтації. Таке трансдетермінація відбувається всередині організму, наприклад під час загоєння ран. З стовбурових клітин дорослої людини розвивається широке різноманіття типів клітин, необхідних для процесу загоєння.

У майбутньому медицина, ймовірно, матиме чудові перспективи як альтернатива сучасній технології трансплантації. Таким чином, хворі органи можуть вирощуватися безпосередньо з власних стовбурових клітин дорослих. Роки лікування наркотиками для обмеження реакцій відторгнення були б минулим. У різних дослідженнях клітинних культур in vitro використовували фактор росту для дедіференціації та передіференціації клітин.

У рамках досліджень стовбурових клітин було виявлено, що стовбурові клітини можуть замінити клітини, зруйновані внаслідок інфаркту. Отримані результати також припускають, що загоєння базується не на заміщенні транс-визначеними клітинами, а на стимуляції клітинного росту та процесів диференціації клітин. Сторонні клітини дорослих також зарекомендували себе в регенерації хрящів і кісток.

Хвороби та недуги

У зв’язку з трансдетермінацією серйозні захворювання виникають раз і знову. Розвиток раку ґрунтується на дедіференціації клітин організму. Зміни всередині клітини можуть призвести до недиференційованого поділу клітин, що може охопити все тіло через утворення метастазів. Причинами можуть бути соматичні мутації, віруси або поза контролем клітинних профіляцій під час процесів загоєння.

Дедіференціація може бути швидкою. Однак існують також форми раку, при яких пухлина залишається диференційованою протягом тривалого часу. Однак після фази дедіференціації подальша диференціація не виникає. Клітини, що діляться, вироджуються і віддаляються далі від свого початкового стану після кожного поділу клітин.

Генетична інформація також підлягає постійній зміні. Наприклад, загоєння ран - це природний процес, заснований на трансдетермінації. Тут стовбурові клітини дорослих людей перетворюються на диференційовані клітини шкіри, клітини сполучної тканини або клітини інших типів, однак у рідкісних випадках злоякісна пухлина утворюється як частина постійного поділу клітин.

Те ж може статися і після імунних реакцій. Лімфоми - це, між іншим, вираження імунної системи, яка вийшла з-під контролю.