A biológiai transzdetermináció egy differenciált szomatikus sejt újraprogramozását jelenti. Általában a szomatikus sejtek megkülönböztetésének folyamata a megtermékenyített petétől a teljesen kialakult organizmusig visszafordíthatatlan. Bizonyos körülmények között azonban a differenciálódásában meghatározott sejt újraprogramozható.
Mi az a transzdetermináció?
Általában a szomatikus sejtek megkülönböztetése a megtermékenyített petesejttől a teljesen kialakult organizmusig visszafordíthatatlanul zajlik. A transzdetermináció az egyik determinált állapotból a másik determinált állapotba történő átalakulást jelenti. A biológiában a transzdeterminációt egy már differenciált testsejt átprogramozása egy másik differenciált testsejtté jellemzi. Emberek és a legtöbb többsejtű állat esetében a szervezetek fejlődése a megtermékenyített petesejtből indul. Az egész szervezet ebből az első sejtből fejlődik ki. Amint a sejtek osztódnak, az egyes sejtek növekvő differenciálódása vagy specializációja következik be az embriogenezis során. A szervek így fejlődnek. Máj a sejtek például ugyanazokkal a genetikai információkkal rendelkeznek, mint a szív sejtek. Mindkét sejttípusban azonban az egyes esetekben szükséges genetikai információkat különböző gének hívják meg. A differenciálás során bizonyos géneket a hisztonok metilezése vagy módosítása elnémít. A differenciálás a különböző gének elnémításával történik sejtről sejtre. Így a transzdetermináció során az inaktív gének újra aktiválódnak, és a korábban aktivált gének ismét inaktivá válnak. Példaként említhetjük a bőr cellába a máj sejt.
Funkció és feladat
A megtermékenyített petesejt a szervezet első sejtje. Ez az összes később erősen differenciálódott sejt eredeti őssejtje. Ebben az összefüggésben az első nyolc sejttel együtt totipotens őssejtnek hívják. Ezek az első sejtek még mindig teljesen differenciálatlanok, és mindegyikük független organizmuszá fejlődhet. A nyolcadik sejtosztódás után pluripotens vagy embrionális őssejtek képződnek. Ezek továbbra is átalakulhatnak mindhárom csíraréteg (ektoderma, mezoderma, endoderma) sejtjeivé. Azonban már elvesztették azt a képességüket, hogy önálló élőlényekké fejlődjenek. A további fejlődés a posztembrióniás őssejtekhez vezet, amelyek a fejlődési stádiumtól függően magzati, újszülött és felnőtt őssejtekre oszlanak. A posztembrionális őssejtek már különböző sejtvonalakat képviselnek, amelyek átalakulhatnak meghatározott szervrendszerekké. Továbbá rendelkeznek differenciálódási potenciállal, amely azonban csak meghatározott sejttípusokkal függ össze. Multipotens őssejteknek nevezik őket. Például az idegi őssejtek még mindig átalakulhatnak az idegsejtek különböző formáivá, de már nem vér sejtek. A sejtek transzdifferenciálása vagy transzdeterminációja lehetséges. Vitatott azonban, hogy egy teljesen differenciált testsejt átprogramozható-e. Ehhez több ezer gén expresszióját kell egyidejűleg aktiválni és több ezer más gént egyszerre deaktiválni annak érdekében, hogy egy bőr sejtet például izomsejtekké. Eddig azt feltételezték, hogy erre még csak felnőtt őssejtek képesek. Differenciálódási potenciáljuk még a sziklevélen is túlmutat. Az átprogramozás általában két lépésben történik. Először a sejt dedifferenciálása következik be. Ezután a sejtosztódás után ismét egy másik irányba történő differenciálódás következik be. A szervezeten belül ilyen transzdetermináció történik például sebgyógyulás. A felnőtt őssejtek sokféle sejtté fejlődnek, amelyekre szükség van a gyógyulási folyamathoz. Az orvostudomány számára ez vélhetően kiváló kilátásokat nyit meg a jövőben a mai alternatívájaként átültetés technológia. A beteg szerveket közvetlenül a beteg saját felnőtt őssejtjeiből lehet növeszteni. Az elutasító reakciók korlátozása érdekében végzett gyógyszeres kezelés évek múltja lett. A sejttenyészetek különféle in vitro vizsgálataiban a sejtek dedifferenciálódását és redifferenciálódását növekedési faktor segítségével lehetett elérni. Az őssejtkutatás keretében kiderült, hogy az őssejtek képesek helyettesíteni a szívinfarktusban elpusztult sejteket. Az eredmények azonban arra is utalnak, hogy a gyógyulás nem a transz-differenciált sejtekkel történő helyettesítésen alapul, hanem a sejtnövekedés és a differenciálódási folyamatok stimulálásán alapul. A felnőtt őssejtek is hatékonynak bizonyulnak a regenerációban porcogó és csont.
Betegségek és betegségek
A transzdetermináció kapcsán súlyos betegségek ismételten előfordulnak. A fejlődése rák a testsejtek dedifferenciálásán alapul. A sejten belüli változások differenciálatlan sejtosztódást eredményezhetnek, amely kialakulásával az egész testben elterjedhet metasztázisok. Ennek okai lehetnek szomatikus mutációk, vírusok, vagy kontrollon kívüli sejtprofilozás a gyógyulási folyamatok során. A differenciálódás gyorsan bekövetkezhet. Vannak azonban formái is rák amelyben a tumor elég sokáig differenciált marad. A dedifferenciálás fázisa után azonban nem következik be új differenciálódás. Az osztódó sejtek degenerálódnak, és minden sejtosztódás után távolabb kerülnek a kiindulási állapottól. A genetikai információ szintén állandó változásnak van kitéve. Például, sebgyógyulás transzdetermináción alapuló természetes folyamat. Itt a felnőtt őssejtek differenciálódnak bőr sejtek, kötőszöveti sejtek vagy más típusú sejtek. Ritka esetekben azonban az állandó sejtosztódás következtében rosszindulatú daganat alakulhat ki. Hasonló helyzet fordulhat elő immunreakciók után is. Többek között a limfómák az an kifejeződése immunrendszer ez kontrollálhatatlan.
