Transdeterminácia v biológii predstavuje preprogramovanie diferencovanej somatickej bunky. Všeobecne je proces diferenciácie somatických buniek z oplodneného vajíčka na plne formovaný organizmus nezvratný. Za určitých podmienok však možno bunku určenú v jej diferenciácii preprogramovať.
Čo je to transdeterminácia?
Všeobecne platí, že proces diferenciácie somatických buniek z oplodneného vajíčka na plne formovaný organizmus prebieha nezvratne. Transdeterminácia znamená transformáciu z jedného určeného stavu do iného určeného stavu. V biológii je transdeterminácia charakterizovaná preprogramovaním už diferencovanej bunky tela na inú diferencovanú bunku tela. V prípade ľudí a väčšiny mnohobunkových zvierat začína vývoj organizmov oplodnenou vaječnou bunkou. Celý organizmus sa vyvíja z tejto prvej bunky. Keď sa bunky delia, počas embryogenézy nastáva rastúca diferenciácia alebo špecializácia jednotlivých buniek. Takto sa vyvíjajú orgány. Pečeň bunky majú napríklad rovnakú genetickú informáciu ako srdce bunky. V obidvoch bunkových typoch je však genetická informácia požadovaná v každom prípade vyvolaná rôznymi génmi. Počas diferenciácie sú určité gény umlčané metyláciami alebo modifikáciami histónov. K diferenciácii dochádza umlčaním rôznych génov od bunkovej línie k bunkovej línii. Pri transdeterminácii sa teda neaktívne gény reaktivujú a predtým aktivované gény sa znova stanú neaktívnymi. Príkladom môže byť komplexná transformácia a koža bunka do a pečeň bunka.
Funkcia a úloha
Oplodnená bunka vajíčka je prvou bunkou organizmu. Je to pôvodná kmeňová bunka všetkých neskôr vysoko diferencovaných buniek. V tejto súvislosti sa spolu s prvými ôsmimi bunkami nazýva totipotentná kmeňová bunka. Tieto prvé bunky sú stále úplne nediferencované a z každej sa môže vyvinúť nezávislý organizmus. Po ôsmom delení buniek sa vytvárajú pluripotentné alebo embryonálne kmeňové bunky. Tieto sa môžu stále transformovať do buniek všetkých troch zárodočných vrstiev (ektoderm, mezoderm, endoderm). Už však stratili schopnosť vyvinúť sa do samostatných organizmov. Ďalší vývoj vedie k postembryonálnym kmeňovým bunkám, ktoré sa v závislosti od vývojového stupňa delia na fetálne, neonatálne a dospelé kmeňové bunky. Postembryonálne kmeňové bunky už predstavujú rôzne bunkové línie, ktoré sa môžu transformovať do špecifických orgánových systémov. Stále tiež majú diferenciačný potenciál, ktorý však súvisí iba so špecifickými typmi buniek. Označujú sa ako multipotentné kmeňové bunky. Napríklad nervové kmeňové bunky sa môžu stále transformovať do rôznych foriem nervových buniek, ale už nie do nich krv bunky. Je možná transdiferenciácia alebo transdeterminácia buniek. Je však kontroverzné, či je možné preprogramovať úplne diferencovanú bunku tela. Aby sa tak stalo, musela by sa súčasne aktivovať expresia tisícov génov a súčasne deaktivovať tisíce ďalších génov, aby sa mohla transformovať koža bunku do svalovej bunky. Doteraz sa predpokladalo, že tohto sú schopné iba dospelé kmeňové bunky. Ich diferenciačný potenciál dokonca presahuje kotyledón. K preprogramovaniu obvykle dochádza v dvoch krokoch. Najprv dôjde k dediferenciácii bunky. Potom po rozdelení buniek opäť dôjde k diferenciácii do inej orientácie. V tele sa taká transdeterminácia uskutočňuje napríklad v hojenie rán. Z dospelých kmeňových buniek sa vyvinie široká škála typov buniek, ktoré sú potrebné pre proces hojenia. V prípade medicíny to pravdepodobne v budúcnosti otvorí vynikajúce vyhliadky ako alternatívu k dnešnej dobe transplantácia technológie. Choré orgány mohli byť pestované priamo z pacientových vlastných dospelých kmeňových buniek. Roky liečby drogami s cieľom obmedziť odmietavé reakcie by sa stali minulosťou. V rôznych in vitro štúdiách bunkových kultúr bolo možné dosiahnuť dediferenciáciu a rediferenciáciu buniek pomocou rastového faktora. V súvislosti s výskumom kmeňových buniek sa zistilo, že kmeňové bunky môžu byť schopné nahradiť bunky zničené pri infarkte myokardu. Výsledky však tiež naznačujú, že hojenie nie je založené na nahradení transdiferencovanými bunkami, ale na stimulácii rastu buniek a procesoch diferenciácie. Pri regenerácii sa osvedčujú aj dospelé kmeňové bunky chrupavka a kosť.
Choroby a choroby
V súvislosti s transdetermináciou sa opakovane vyskytujú závažné ochorenia. Vývoj rakovina je založená na dediferenciácii buniek tela. Zmeny v bunke môžu mať za následok nediferencované bunkové delenie, ktoré sa môže šíriť po tele formovaním metastázy. Medzi príčiny môžu patriť somatické mutácie, vírusyalebo profilovanie buniek mimo kontroly počas procesov hojenia. K dediferenciácii môže dôjsť rýchlo. Existujú však aj formy rakovina v ktorých nádor zostáva diferencovaný dosť dlho. Po fáze dediferenciácie však potom nedôjde k novej diferenciácii. Deliace sa bunky sú degenerované a po každom delení buniek sa vzďaľujú od počiatočného stavu. Neustále sa menia aj genetické informácie. Napríklad, hojenie rán je prirodzený proces založený na transdeterminácii. Tu sa dospelé kmeňové bunky transformujú na diferencované koža bunky, spojivové tkanivo bunky alebo bunky iných typov. V zriedkavých prípadoch sa však môže vytvoriť zhubný nádor v dôsledku neustáleho delenia buniek. Podobná situácia môže nastať aj po imunitných reakciách. Lymfómy sú okrem iného vyjadrením imunitný systém to je mimo kontroly.
