Transdeterminace v biologii představuje přeprogramování diferencované somatické buňky. Obecně je proces diferenciace somatických buněk z oplodněného vajíčka na plně vytvořený organismus nevratný. Za určitých podmínek však lze buňku určenou v její diferenciaci přeprogramovat.
Co je transdeterminace?
Obecně platí, že proces diferenciace somatických buněk z oplodněného vajíčka na plně vytvořený organismus probíhá nevratně. 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. V případě lidí a většiny mnohobuněčných zvířat začíná vývoj organismů oplodněnou vaječnou buňkou. Celý organismus se vyvíjí z této první buňky. Jak se buňky dělí, během embryogeneze dochází k rostoucí diferenciaci nebo specializaci jednotlivých buněk. Takto se vyvíjejí orgány. Játra buňky mají například stejnou genetickou informaci jako srdce buňky. U obou typů buněk je však genetická informace požadovaná v každém případě vyvolána různými geny. Během diferenciace jsou určité geny umlčeny methylacemi nebo modifikacemi histonů. K diferenciaci dochází umlčením různých genů od buněčné linie k buněčné linii. Při transdeterminaci jsou tedy neaktivní geny znovu aktivovány a dříve aktivované geny se opět stanou neaktivními. Příkladem by mohla být komplexní transformace a kůže buňka do a játra buňka.
Funkce a úkol
Oplodněná vaječná buňka je první buňkou organismu. Je to původní kmenová buňka všech pozdějších vysoce diferencovaných buněk. V této souvislosti se spolu s prvními osmi buňkami nazývá totipotentní kmenová buňka. Tyto první buňky jsou stále zcela nediferencované a z každé se může vyvinout nezávislý organismus. Po osmém dělení buněk se tvoří pluripotentní nebo embryonální kmenové buňky. Ty se stále mohou transformovat do buněk všech tří zárodečných vrstev (ektoderm, mezoderm, 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, neonatální a dospělé kmenové buňky. Postembryonální kmenové buňky již představují různé buněčné linie, které se mohou transformovat do specifických orgánových systémů. Stále také mají diferenciační potenciál, který však souvisí pouze se specifickými typy buněk. Jsou označovány jako multipotentní kmenové buňky. Například nervové kmenové buňky se mohou stále transformovat do různých forem nervových buněk, ale už ne do krev buňky. Je možná transdiferenciace nebo transdeterminace buněk. Je však kontroverzní, zda lze plně diferencovanou tělesnou buňku přeprogramovat. K tomu by musela být současně aktivována exprese tisíců genů a současně deaktivována tisíce dalších genů, aby se transformovala kůže buňku do svalové buňky. Doposud se předpokládalo, že toho jsou schopné pouze dospělé kmenové buňky. Jejich diferenciační potenciál dokonce překračuje dělohu. K přeprogramování obvykle dochází ve dvou krocích. Nejprve dojde k dediferenciaci buňky. Poté, po buněčném dělení, opět dojde k diferenciaci do jiné orientace. V organismu k takové transdeterminaci dochází například v hojení ran. Z dospělých kmenových buněk se vyvine široká škála typů buněk, které jsou potřebné pro proces hojení. Pro medicínu to pravděpodobně v budoucnu otevře vynikající vyhlídky jako alternativu k dnešní transplantace technologie. Nemocné orgány mohly být pěstovány přímo z pacientových vlastních dospělých kmenových buněk. Roky léčby drogami s cílem omezit reakce na odmítnutí by se staly minulostí. V různých in vitro studiích buněčných kultur bylo možné dosáhnout dediferenciace a rediferenciace buněk pomocí růstového faktoru. V kontextu výzkumu kmenových buněk bylo zjištěno, že kmenové buňky mohou být schopné nahradit buňky zničené při infarktu myokardu. Výsledky však také naznačují, že hojení není založeno na nahrazení transdiferencovanými buňkami, ale na stimulaci buněčného růstu a diferenciačních procesů. Dospělé kmenové buňky se také osvědčily při regeneraci chrupavka a kost.
Nemoci a nemoci
V souvislosti s transdeterminací se opakovaně vyskytují vážná onemocnění. Vývoj rakovina je založen na dediferenciaci buněk těla. Změny uvnitř buňky mohou mít za následek nediferencované dělení buněk, které se může šířit po celém těle formováním metastáz. Příčiny mohou zahrnovat somatické mutace, virynebo profilování buněk mimo kontrolu během procesů hojení. Dediferenciace může nastat rychle. Existují však také formy rakovina ve kterém nádor zůstává diferencovaný po dlouhou dobu. Po fázi dediferenciace však poté nedojde k žádné nové diferenciaci. Dělicí se buňky se degenerují a po každém dělení buněk se vzdalují od původního stavu. Genetické informace také podléhají neustálým změnám. Například, hojení ran je přirozený proces založený na transdeterminaci. Zde se dospělé kmenové buňky transformují na diferencované kůže buňky, pojivové tkáně buňky nebo buňky jiných typů. Ve vzácných případech se však v důsledku konstantního dělení buněk může vytvořit maligní nádor. Podobná situace může nastat také po imunitních reakcích. Lymfomy jsou mimo jiné výrazem imunitní systém to je mimo kontrolu.
