Transdeterminācija bioloģijā atspoguļo diferencētas somatiskās šūnas pārprogrammēšanu. Parasti somatisko šūnu diferenciācijas process no apaugļotās olšūnas līdz pilnībā izveidotajam organismam ir neatgriezenisks. Tomēr noteiktos apstākļos šūnu, kas noteikta tās diferenciācijā, var pārprogrammēt.
Kas ir transdeterminācija?
Parasti somatisko šūnu diferenciācijas process no apaugļotas olšūnas līdz pilnībā izveidotajam organismam norit neatgriezeniski. Transdeterminācija nozīmē transformāciju no viena noteiktā stāvokļa uz citu determinēto stāvokli. Bioloģijā transdetermināciju raksturo jau diferencētas ķermeņa šūnas pārprogrammēšana citā diferencētā ķermeņa šūnā. Cilvēkiem un lielākajai daļai daudzšūnu dzīvnieku organismu attīstība sākas ar apaugļotu olšūnu. No šīs pirmās šūnas attīstās viss organisms. Šūnām sadaloties, embriogenezē notiek atsevišķu šūnu pieaugoša diferenciācija vai specializācija. Šādi attīstās orgāni. Aknas piemēram, šūnām ir tāda pati ģenētiskā informācija kā sirds šūnas. Tomēr abos šūnu tipos katrā gadījumā nepieciešamo ģenētisko informāciju izsauc dažādi gēni. Diferencēšanas laikā noteikti gēni tiek apklusināti ar histonu metilācijām vai modifikācijām. Diferencēšana notiek, apklusinot dažādus gēnus no šūnu līnijas uz šūnu līniju. Tādējādi transdeterminācijā neaktīvie gēni tiek atkal aktivizēti un iepriekš aktivizētie gēni atkal kļūst neaktīvi. Piemērs varētu būt a āda šūna a aknas šūna.
Funkcija un uzdevums
Apaugļotā olšūna ir pirmā organisma šūna. Tā ir visu vēlāk ļoti diferencēto šūnu sākotnējā cilmes šūna. Šajā kontekstā kopā ar pirmajām astoņām šūnām to sauc par totipotentu cilmes šūnu. Šīs pirmās šūnas joprojām ir pilnīgi nediferencētas un katra var attīstīties par neatkarīgu organismu. Pēc astotās šūnu dalīšanās veidojas pluripotentās vai embrija cilmes šūnas. Tie joprojām var pārveidoties visu trīs dīgļu slāņu šūnās (ektoderma, mezoderma, endoderma). Tomēr viņi jau ir zaudējuši spēju attīstīties par neatkarīgiem organismiem. Turpmāka attīstība noved pie postembriju cilmes šūnām, kuras atkarībā no attīstības pakāpes tiek sadalītas augļa, jaundzimušo un pieaugušo cilmes šūnās. Postembrioniskās cilmes šūnas jau pārstāv dažādas šūnu līnijas, kas var pārveidoties īpašās orgānu sistēmās. Viņiem joprojām ir arī diferenciācijas potenciāls, kas tomēr ir saistīts tikai ar konkrētiem šūnu tipiem. Tos sauc par multipotentām cilmes šūnām. Piemēram, nervu cilmes šūnas joprojām var pārveidoties par dažādām nervu šūnu formām, bet vairs ne par asinis šūnas. Šūnu transdiferenciācija vai transdeterminācija ir iespējama. Tomēr ir strīdīgs jautājums, vai pilnībā diferencētu ķermeņa šūnu var pārprogrammēt. Lai to izdarītu, tūkstošiem gēnu ekspresija būtu jāaktivizē vienlaikus un tūkstošiem citu gēnu vienlaikus jādeaktivizē, lai pārveidotu āda šūnu, piemēram, muskuļu šūnā. Līdz šim tika pieņemts, ka tikai pieaugušo cilmes šūnas to joprojām spēj. Viņu diferenciācijas potenciāls pat pārsniedz dīgļlapu. Pārprogrammēšana parasti notiek divos posmos. Pirmkārt, notiek šūnas dediferenciācija. Pēc tam pēc šūnu dalīšanās atkal notiek diferenciācija citā orientācijā. Organisma iekšienē šāda noteikšana notiek, piemēram, brūču dziedēšana. Pieaugušas cilmes šūnas attīstās visdažādākajos šūnu tipos, kas nepieciešami dziedināšanas procesam. Medicīnai tas, domājams, nākotnē pavērs lieliskas izredzes kā alternatīvu mūsdienu transplantācija tehnoloģija. Slimos orgānus varēja audzēt tieši no paša pacienta pieaugušo cilmes šūnām. Gadiem ilga ārstēšana ar narkotikām, lai ierobežotu noraidīšanas reakcijas, kļūtu par pagātni. Dažādos šūnu kultūru in vitro pētījumos šūnu augšanas faktora palīdzību varēja panākt šūnu diferenciāciju un rediferenciāciju. Cilmes šūnu izpētes kontekstā tika atklāts, ka cilmes šūnas var aizstāt miokarda infarktā iznīcinātās šūnas. Tomēr rezultāti arī norāda, ka dziedināšana nav balstīta uz aizstāšanu ar trans-diferencētām šūnām, bet gan uz stimulāciju šūnu augšanai un diferenciācijas procesiem. Pieaugušo cilmes šūnas arī izrādās efektīvas reģenerācijā skrimslis un kaulu.
Slimības un kaites
Saistībā ar transdetermināciju nopietnas slimības rodas atkārtoti. Programmas attīstība vēzis balstās uz ķermeņa šūnu dediferenciāciju. Izmaiņas šūnā var izraisīt nediferencētu šūnu dalīšanos, kas, veidojoties, var izplatīties visā ķermenī metastāzes. Cēloņi var būt somatiskās mutācijas, vīrusivai ārpuskontrolējamo šūnu profilēšana dziedināšanas procesu laikā. Diferencēšanās var notikt ātri. Tomēr ir arī formas vēzis kurā audzējs paliek diferencēts diezgan ilgu laiku. Tomēr pēc dediferenciācijas fāzes jauna diferenciācija nenotiek. Dalošās šūnas ir deģenerētas un pēc katra šūnu dalīšanās attālinās no sākotnējā stāvokļa. Arī ģenētiskā informācija tiek pastāvīgi mainīta. Piemēram, brūču dziedēšana ir dabisks process, kura pamatā ir transdeterminācija. Šeit pieaugušo cilmes šūnas pārveidojas diferencētās āda Šūnas saistaudi šūnas vai cita veida šūnas. Retos gadījumos pastāvīgu šūnu dalīšanās rezultātā var veidoties ļaundabīgs audzējs. Līdzīga situācija var rasties arī pēc imūnās reakcijas. Cita starpā limfomas ir imūnā sistēma tas ir ārpus kontroles.
