EEN Transdetermination in de biologie staat voor de herprogrammering van een gedifferentieerde lichaamscel In de regel is het differentiatieproces van de lichaamscellen van de bevruchte eicel tot het volledig ontwikkelde organisme onomkeerbaar. Onder bepaalde voorwaarden kan een cel die wordt bepaald in zijn differentiatie echter opnieuw worden geprogrammeerd.
Wat is transdeterminatie?
Transdetermination betekent de transformatie van de ene bepaalde staat naar een andere bepaalde staat.In de biologie wordt transdeterminatie gekenmerkt door de herprogrammering van een reeds gedifferentieerde lichaamscel in een andere gedifferentieerde lichaamscel.
Bij mensen en de meeste meercellige dieren begint de ontwikkeling van organismen bij de bevruchte eicel. Het hele organisme ontwikkelt zich vanuit deze eerste cel. Naarmate de cellen zich delen, worden de individuele cellen in toenemende mate gedifferentieerd of gespecialiseerd in het verloop van de embryogenese. Dit is hoe de organen zich ontwikkelen. De levercellen hebben bijvoorbeeld dezelfde genetische informatie als de hartcellen. In beide celtypen wordt echter de nodige genetische informatie uit verschillende genen gehaald.
Als onderdeel van de differentiatie worden bepaalde genen uitgeschakeld door methylering of modificatie van de histonen. De differentiatie vindt plaats doordat verschillende genen worden uitgeschakeld van cellijn tot cellijn.
Tijdens transdeterminatie worden inactieve genen gereactiveerd en zijn de eerder geactiveerde genen weer inactief. Een voorbeeld hiervan is de complexe transformatie van een huidcel naar een levercel.
Functie en taak
De bevruchte eicel is de eerste cel in het organisme. Het is de oorspronkelijke stamcel van alle later sterk gedifferentieerde cellen. Samen met de eerste acht cellen wordt het een totipotente stamcel genoemd. Deze eerste cellen zijn nog volledig ongedifferentieerd en kunnen elk uitgroeien tot een onafhankelijk organisme.
Na de achtste celdeling vormen zich pluripotente of embryonale stamcellen. Deze kunnen nog steeds transformeren in de cellen van alle drie de kiemlagen (ectoderm, mesoderm, endoderm). Ze hebben echter al het vermogen verloren om zich tot onafhankelijke organismen te ontwikkelen.
De verdere ontwikkeling leidt tot de postembryonale stamcellen, die afhankelijk van het ontwikkelingsstadium worden onderverdeeld in foetale, neonatale en volwassen stamcellen. De postembryonale stamcellen vertegenwoordigen al verschillende cellijnen die kunnen transformeren in bepaalde orgaansystemen. Ook zij hebben nog differentiatiepotentieel, dat echter alleen betrekking heeft op bepaalde celtypen. Ze worden multipotente stamcellen genoemd. Neurale stamcellen kunnen bijvoorbeeld nog wel transformeren in verschillende vormen van zenuwcellen, maar niet meer in bloedcellen.
EEN Transdifferentiatie of transdeterminatie van de cellen is mogelijk. Het is echter controversieel of een volledig gedifferentieerde lichaamscel kan worden geherprogrammeerd. Hiervoor zou de expressie van duizenden genen tegelijk geactiveerd moeten worden en duizenden andere genen tegelijkertijd gedeactiveerd, bijvoorbeeld om een huidcel om te vormen tot een spiercel. Tot nu toe is aangenomen dat alleen volwassen stamcellen dit nog kunnen. Hun differentiatiepotentieel reikt zelfs verder dan het zaadlob.
De herprogrammering vindt meestal plaats in twee stappen. Allereerst is er een dedifferentiatie van de cel. Na celdeling vindt de differentiatie weer plaats in een andere oriëntatie. Zo'n transdeterminatie vindt plaats binnen het organisme, bijvoorbeeld tijdens wondgenezing. Uit volwassen stamcellen ontstaat een grote verscheidenheid aan celtypen die nodig zijn voor het genezingsproces.
Voor de geneeskunde zullen er in de toekomst waarschijnlijk uitstekende vooruitzichten zijn als alternatief voor de huidige transplantatietechnologie. Op deze manier kunnen zieke organen rechtstreeks uit hun eigen volwassen stamcellen worden gekweekt. Jarenlange medicamenteuze behandeling om afstotingsreacties te beperken behoren tot het verleden. In verschillende in vitro studies van celkweken werd een groeifactor gebruikt om cellen te dedifferentiëren en opnieuw te differentiëren.
Tijdens stamcelonderzoek werd ontdekt dat stamcellen mogelijk cellen kunnen vervangen die bij een hartaanval zijn vernietigd. De resultaten suggereren echter ook dat genezing niet gebaseerd is op vervanging door de getransformeerde cellen, maar op het stimuleren van celgroei en celdifferentiatieprocessen. Volwassen stamcellen bewijzen zich ook bij de regeneratie van kraakbeen en botten.
Ziekten en aandoeningen
In verband met transdeterminatie komen er keer op keer ernstige ziekten voor. De ontwikkeling van kanker is gebaseerd op de dedifferentiatie van lichaamscellen. Veranderingen in de cel kunnen leiden tot ongedifferentieerde celdeling, die door de vorming van metastasen het hele lichaam kan omvatten. Oorzaken kunnen zijn somatische mutaties, virussen of onbeheerste celprofilering tijdens genezingsprocessen.
Dedifferentiatie kan snel zijn. Er zijn echter ook vormen van kanker waarbij de tumor lange tijd gedifferentieerd blijft. Na de dedifferentiatiefase vindt dan echter geen verdere differentiatie plaats. De delende cellen zijn gedegenereerd en gaan na elke celdeling verder weg van hun oorspronkelijke toestand.
De genetische informatie is ook voortdurend aan verandering onderhevig. Wondgenezing is bijvoorbeeld een natuurlijk proces dat is gebaseerd op transdeterminatie. Hier transformeren volwassen stamcellen in gedifferentieerde huidcellen, bindweefselcellen of cellen van andere typen, maar in zeldzame gevallen vormt zich een kwaadaardige tumor als onderdeel van de constante celdeling.
Hetzelfde kan gebeuren na immuunreacties. Lymfomen zijn onder meer een uiting van een uit de hand gelopen immuunsysteem.
