Трансдетерминацията в биологията представлява препрограмиране на диференцирана соматична клетка. Като цяло процесът на диференциация на соматичните клетки от оплодената яйцеклетка до напълно оформения организъм е необратим. Въпреки това, при определени условия, клетка, определена в нейната диференциация, може да бъде препрограмирана.
Какво е трансдетерминация?
По принцип процесът на диференциация на соматичните клетки от оплодената яйцеклетка до напълно оформения организъм протича необратимо. Трансдетерминация означава трансформация от едно определено състояние в друго определено състояние. В биологията трансдетерминацията се характеризира с препрограмиране на вече диференцирана телесна клетка в друга диференцирана телесна клетка. При хората и повечето многоклетъчни животни развитието на организмите започва с оплодената яйцеклетка. Целият организъм се развива от тази първа клетка. Тъй като клетките се делят, по време на ембриогенезата се появява нарастваща диференциация или специализация на отделните клетки. Така се развиват органите. Черен дроб клетките например имат същата генетична информация като сърце клетки. И при двата клетъчни типа обаче генетичната информация, необходима във всеки случай, се извиква от различни гени. По време на диференциацията някои гени се заглушават чрез метилиране или модификации на хистони. Диференциацията се осъществява чрез заглушаване на различни гени от клетъчна линия към клетъчна линия. По този начин при трансдетерминацията неактивните гени се активират отново и преди това активираните гени отново стават неактивни. Пример може да бъде сложната трансформация на a кожа клетка в a черен дроб клетка.
Функция и задача
Оплодената яйцеклетка е първата клетка на организма. Това е оригиналната стволова клетка на всички по-късно силно диференцирани клетки. В този контекст, заедно с първите осем клетки, тя се нарича тотипотентна стволова клетка. Тези първи клетки все още са напълно недиференцирани и всяка може да се развие в независим организъм. След осмото клетъчно делене се образуват плюрипотентни или ембрионални стволови клетки. Те все още могат да се трансформират в клетките на трите зародишни слоя (ектодерма, мезодерма, ендодерма). Те обаче вече са загубили способността да се развиват в независими организми. По-нататъшното развитие води до постембрионалните стволови клетки, които се разделят на фетални, неонатални и възрастни стволови клетки в зависимост от етапа на развитие. Постембрионалните стволови клетки вече представляват различни клетъчни линии, които могат да се трансформират в специфични органични системи. Те все още притежават потенциал за диференциация, който обаче е свързан само със специфични клетъчни типове. Те са посочени като мултипотентни стволови клетки. Например, нервните стволови клетки все още могат да се трансформират в различни форми на нервни клетки, но вече не кръв клетки. Възможно е трансдиференциране или трансдетерминация на клетките. Спорно е обаче дали една напълно диференцирана телесна клетка може да бъде препрограмирана. За целта експресията на хиляди гени трябва да бъде едновременно активирана и хиляди други гени едновременно деактивирани, за да се трансформира кожа клетка в мускулна клетка, например. Досега се предполагаше, че само възрастни стволови клетки все още са способни на това. Техният потенциал за диференциация дори надхвърля котиледона. Препрограмирането обикновено се извършва в две стъпки. Първо, настъпва дедиференциация на клетката. След това, след клетъчното делене, отново настъпва диференциация в друга ориентация. В организма такова трансдетерминация се извършва, например, през заздравяване на рани. Възрастните стволови клетки се развиват в голямо разнообразие от клетъчни типове, които са необходими за лечебния процес. За медицината това вероятно ще отвори отлични перспективи в бъдеще като алтернатива на днешните трансплантация технология. Болните органи могат да се отглеждат директно от собствените възрастни стволови клетки на пациента. Години на медикаментозно лечение за ограничаване на реакциите на отхвърляне ще останат в миналото. В различни in vitro проучвания на клетъчни култури може да се постигне дедиференциация и редиференциация на клетките с помощта на растежен фактор.В контекста на изследванията на стволовите клетки беше открито, че стволовите клетки могат да бъдат в състояние да заместят клетките, разрушени при миокарден инфаркт. Резултатите обаче предполагат също така, че изцелението не се основава на заместване от транс-диференцираните клетки, а на стимулиране на клетъчния растеж и процесите на диференциация. Възрастните стволови клетки също се оказват ефективни при регенериране хрущял и кост.
Болести и неразположения
Във връзка с трансдетерминацията сериозни заболявания се появяват многократно. Разработването на рак се основава на дедиференциацията на телесните клетки. Промените в клетката могат да доведат до недиференцирано клетъчно делене, което може да се разпространи в тялото чрез образуване метастази. Причините могат да включват соматични мутации, вируси, или неконтролирано профилиране на клетки по време на лечебни процеси. Дедиференциацията може да настъпи бързо. Съществуват обаче и форми на рак при които туморът остава диференциран за доста дълго време. Тогава обаче не настъпва нова диференциация след фазата на дедиференциация. Разделящите се клетки се дегенерират и се отдалечават по-далеч от първоначалното състояние след всяко клетъчно делене. Генетичната информация също е обект на постоянна промяна. Например, заздравяване на рани е естествен процес, основан на трансдетерминация. Тук възрастните стволови клетки се трансформират в диференцирани кожа клетки, съединителната тъкан клетки или клетки от друг тип. В редки случаи обаче злокачествен тумор може да се образува в резултат на постоянните клетъчни деления. Подобна ситуация може да се случи и след имунни реакции. Наред с други неща, лимфомите са израз на имунната система това е извън контрол.
