Transdeterminace

A Transdeterminace v biologii představuje přeprogramování diferencované tělesné buňky.Zpravidla je proces diferenciace tělesných buněk z oplodněné vaječné buňky na plně vyvinutý organismus nevratný. Za určitých podmínek však lze buňku určenou v její diferenciaci přeprogramovat.

Co je transdeterminace?

Transdeterminace znamená transformaci z jednoho určeného stavu do jiného určeného stavu.V biologii je transdeterminace charakterizována přeprogramováním již diferencované tělesné buňky na jinou diferencovanou tělesnou buňku.

U lidí a většiny mnohobuněčných zvířat začíná vývoj organismů oplodněnou vajíčkovou buňkou. Z této první buňky se vyvíjí celý organismus. Jak se buňky dělí, jednotlivé buňky se v průběhu embryogeneze stále více diferencují nebo specializují. Takto se orgány vyvíjejí. Například jaterní buňky mají stejnou genetickou informaci jako srdeční buňky. U obou typů buněk je však nezbytná genetická informace získána z různých genů.

V rámci diferenciace jsou některé geny zastaveny methylací nebo modifikacemi histonů. K diferenciaci dochází tím, že různé geny jsou vypnuty z buněčné linie na buněčnou linii.

Během transdeterminace jsou neaktivní geny reaktivovány a dříve aktivované geny jsou opět neaktivní. Příkladem by mohla být komplexní transformace kožní buňky na jaterní buňku.

Funkce a úkol

Oplodněná vajíčka je první buňkou v organismu. Je to původní kmenová buňka všech později vysoce diferencovaných buněk. Spolu s prvních osmi buňkami se označuje jako totipotentní kmenová buňka. Tyto první buňky jsou stále zcela nediferencované a každá se může vyvinout v nezávislý organismus.

Po osmé dělení buněk se vytvoří pluripotentní nebo embryonální kmenové buňky. Ty se stále mohou transformovat do buněk všech tří zárodečných vrstev (ektoderm, mesoderm, endoderm). Již však ztratili schopnost vyvinout se v nezávislé organismy.

Další vývoj vede k postembryonálním kmenovým buňkám, které se v závislosti na stadiu vývoje dělí na fetální, novorozence a dospělé kmenové buňky. Postembryonální kmenové buňky již představují různé buněčné linie, které se mohou transformovat do určitých orgánových systémů. I oni stále mají diferenciační potenciál, který však souvisí pouze s určitými typy buněk. Říká se jim multipotentní kmenové buňky. Například nervové kmenové buňky se mohou stále transformovat na různé formy nervových buněk, ale již na krevní buňky.

A Transdiferenciace nebo je možná transdeterminace buněk. Je však sporné, zda lze plně přepracovanou buňku těla přeprogramovat. K tomu by musela být aktivována exprese tisíců genů současně a tisíce dalších genů deaktivovaných současně, například aby se z kožní buňky stala svalová buňka. Doposud se předpokládalo, že pouze dospělé kmenové buňky jsou toho stále schopny. Jejich diferenciační potenciál je dokonce za kotyledonem.

Přeprogramování se obvykle provádí ve dvou krocích. Především je zde dediferenciace buňky. Po dělení buněk dochází k diferenciaci znovu v jiné orientaci. K takové transdeterminaci dochází v organismu, například během hojení ran. Z dospělých kmenových buněk se vyvíjí celá řada typů buněk, které jsou potřebné pro proces hojení.

Pokud jde o medicínu, v budoucnu budou pravděpodobně existovat vynikající vyhlídky jako alternativa k dnešní transplantační technologii. Tímto způsobem mohou být nemocné orgány pěstovány přímo z vlastních dospělých kmenových buněk. Roky lékové léčby omezující reakce odmítnutí by byly minulostí. V různých studiích in vitro na buněčných kulturách byl růstový faktor použit k dediferenciaci a rediferenciaci buněk.

V průběhu výzkumu kmenových buněk bylo objeveno, že kmenové buňky mohou být schopné nahradit buňky, které byly zničeny při srdečním infarktu. Výsledky však také naznačují, že léčení není založeno na nahrazení trans-určenými buňkami, ale na stimulaci procesů buněčného růstu a buněčné diferenciace. Dospělé kmenové buňky se také osvědčují v regeneraci chrupavky a kostí.

Nemoci a nemoci

V souvislosti s transdeterminací dochází znovu a znovu k závažným onemocněním. Vývoj rakoviny je založen na dediferenciaci tělesných buněk. Změny v buňce mohou vést k nediferencovanému dělení buněk, které může zahrnovat metastázy do celého těla. Příčiny mohou být somatické mutace, viry nebo mimo profileraci buněčných kontrol během procesů hojení.

Dediferenciace může být rychlá. Existují však také formy rakoviny, u kterých je nádor dlouho diferencovaný. Po fázi dediference však nedochází k žádné další diferenciaci. Dělící se buňky jsou degenerované a po každém dělení buněk se pohybují dále od svého původního stavu.

Genetická informace se také neustále mění. Například hojení ran je přirozený proces založený na transdeterminaci. Zde se dospělé kmenové buňky transformují na diferencované kožní buňky, buňky pojivové tkáně nebo buňky jiných typů, ve vzácných případech se však maligní nádor tvoří jako součást neustálého dělení buněk.

Totéž se může stát po imunitních reakcích. Lymfomy jsou mimo jiné výrazem imunitního systému, který se vymkl kontrole.