Transdetermination

A Transdetermination în biologie reprezintă reprogramarea unei celule corporale diferențiate.De regulă, procesul de diferențiere a celulelor corpului de la celula de ovul fertilizat la organismul complet dezvoltat este ireversibil. În anumite condiții, însă, o celulă care este determinată în diferențierea sa poate fi reprogramată.

Ce este transdeterminarea?

Transdeterminare înseamnă transformarea dintr-o stare determinată în alta stare determinată.În biologie, transdeterminarea se caracterizează prin reprogramarea unei celule a corpului deja diferențiate într-o altă celulă a corpului diferențiată.

În cazul oamenilor și al majorității animalelor multicelulare, dezvoltarea organismelor începe cu celula de ovul fecundată. Întregul organism se dezvoltă din această primă celulă. Pe măsură ce celulele se divid, celulele individuale devin din ce în ce mai diferențiate sau specializate în cursul embriogenezei. Astfel se dezvoltă organele. Celulele hepatice, de exemplu, au aceleași informații genetice ca și celulele inimii. Cu toate acestea, în ambele tipuri de celule, informațiile genetice necesare sunt preluate de la gene diferite.

Ca parte a diferențierii, anumite gene sunt închise prin metilare sau modificarea histonelor. Diferențierea are loc prin faptul că diferite gene sunt oprite de la linia celulară la linia celulară.

În timpul transdeterminării, genele inactive sunt reactivate și genele activate anterior sunt din nou inactive. Un exemplu ar fi transformarea complexă a unei celule a pielii într-o celulă hepatică.

Funcție și sarcină

Celula de ou fecundată este prima celulă din organism. Este celula stem originală a tuturor celulelor extrem de diferențiate ulterior. Împreună cu primele opt celule, este denumită celulă stem totipotentă. Aceste prime celule sunt încă complet nediferențiate și se pot dezvolta fiecare într-un organism independent.

După cea de-a opta diviziune celulară se formează celule stem pluripotente sau embrionare. Acestea se pot transforma în celule din toate cele trei straturi germinale (ectoderm, mezoderm, endoderm). Cu toate acestea, ei și-au pierdut deja capacitatea de a se transforma în organisme independente.

Dezvoltarea ulterioară duce la celulele stem postembrionice, care sunt împărțite în celule stem fetale, neonatale și adulte, în funcție de stadiul de dezvoltare. Celulele stem postembrionice reprezintă deja linii celulare diferite care se pot transforma în anumite sisteme de organe. De asemenea, ele au încă potențial de diferențiere, care, totuși, este legat doar de anumite tipuri de celule. Se numesc celule stem multipotente. De exemplu, celulele stem neurale se pot transforma în forme diferite de celule nervoase, dar nu mai sunt în celule sanguine.

A transdifferentiation sau este posibilă transdeterminarea celulelor. Cu toate acestea, este controversat dacă poate fi reprogramată o celulă a corpului complet diferențiată. Pentru a face acest lucru, expresia a mii de gene ar trebui să fie activată în același timp și mii de alte gene dezactivate în același timp, de exemplu pentru a transforma o celulă a pielii într-o celulă musculară. Până în prezent, s-a presupus că numai celulele stem adulte sunt încă capabile să facă acest lucru. Potențialul lor de diferențiere este chiar dincolo de cotiledon.

Reprogramarea are loc de obicei în doi pași. În primul rând, există o dediferențiere a celulei. După divizarea celulară, diferențierea are loc din nou într-o altă orientare. O astfel de transdeterminare are loc în interiorul organismului, de exemplu în timpul vindecării rănilor. O mare varietate de tipuri de celule care sunt necesare pentru procesul de vindecare se dezvoltă din celulele stem adulte.

Pentru medicamente, probabil că vor exista perspective excelente în viitor ca alternativă la tehnologia de transplant de astăzi. În acest fel, organele bolnave pot fi cultivate direct din propriile celule stem adulte. Anii de tratament medicamentos pentru a limita reacțiile de respingere ar fi un lucru din trecut. În diferite studii in vitro ale culturilor de celule, un factor de creștere a fost utilizat pentru a diferenția și a redifferența celulele.

Ca parte a cercetării cu celule stem, s-a descoperit că celulele stem pot fi în măsură să înlocuiască celulele care au fost distruse în urma unui atac de cord. Cu toate acestea, rezultatele sugerează, de asemenea, că vindecarea nu se bazează pe înlocuirea celulelor trans-determinate, ci pe stimularea creșterii celulare și a proceselor de diferențiere a celulelor. Celulele stem adulte se dovedesc, de asemenea, în regenerarea cartilajului și oaselor.

Boli și afecțiuni

În legătură cu transdeterminarea, bolile grave apar din nou. Dezvoltarea cancerului se bazează pe dediferențierea celulelor corpului. Modificările din interiorul celulei pot duce la diviziunea celulară nediferențiată, care poate cuprinde întregul corp prin formarea de metastaze. Cauzele pot fi mutații somatice, viruși sau profilări ale celulelor în afara procesului de vindecare.

Diferențierea poate fi rapidă. Cu toate acestea, există și forme de cancer în care tumora rămâne diferențiată mult timp. Cu toate acestea, după faza de dediferențiere, nu mai există o diferențiere suplimentară. Celulele divizante sunt degenerate și se îndepărtează mai departe de starea lor inițială după fiecare diviziune celulară.

Informațiile genetice sunt de asemenea supuse unei schimbări constante. De exemplu, vindecarea rănilor este un proces natural bazat pe transdeterminare. Aici, celulele stem adulte se transformă în celule ale pielii diferențiate, celule de țesut conjunctiv sau celule de alte tipuri, însă, în cazuri rare, o tumoră malignă face parte din diviziunea celulară constantă.

La fel se poate întâmpla și după reacțiile imune. Limfoamele sunt, printre altele, o expresie a unui sistem imunitar care nu este controlat.