Een transdeterminatie in de biologie vertegenwoordigt de herprogrammering van een gedifferentieerde somatische cel. In het algemeen is het differentiatieproces van somatische cellen van het bevruchte ei tot het volledig gevormde organisme onomkeerbaar. Onder bepaalde voorwaarden kan een cel die in zijn differentiatie is bepaald, echter opnieuw worden geprogrammeerd.
Wat is transdeterminatie?
In het algemeen verloopt het differentiatieproces van somatische cellen van het bevruchte ei tot het volledig gevormde organisme onomkeerbaar. Transdetermination betekent de transformatie van een bepaalde toestand naar een andere bepaalde staat. In de biologie wordt transdeterminatie gekenmerkt door het herprogrammeren van een reeds gedifferentieerde lichaamscel naar 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, vindt tijdens de embryogenese toenemende differentiatie of specialisatie van de individuele cellen plaats. Dit is hoe de organen zich ontwikkelen. Lever cellen hebben bijvoorbeeld dezelfde genetische informatie als hart- cellen. In beide celtypen wordt de vereiste genetische informatie echter door verschillende genen opgeroepen. Tijdens differentiatie worden bepaalde genen tot zwijgen gebracht door methylaties of modificaties van histonen. Differentiatie vindt plaats door verschillende genen van cellijn tot cellijn tot zwijgen te brengen. Bij transdeterminatie worden dus inactieve genen gereactiveerd en worden eerder geactiveerde genen weer inactief. Een voorbeeld is de complexe transformatie van een huid cel in een lever cel.
Functie en taak
De bevruchte eicel is de eerste cel van het organisme. Het is de oorspronkelijke stamcel van alle later sterk gedifferentieerde cellen. In deze context wordt het samen met de eerste acht cellen de totipotente stamcel genoemd. Deze eerste cellen zijn nog volledig ongedifferentieerd en kunnen elk uitgroeien tot een onafhankelijk organisme. Na de achtste celdeling worden pluripotente of embryonale stamcellen gevormd. 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. 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 specifieke orgaansystemen. Ze hebben ook nog steeds een differentiatiepotentieel, dat echter alleen betrekking heeft op specifieke celtypen. Ze worden multipotente stamcellen genoemd. Neurale stamcellen kunnen bijvoorbeeld nog wel transformeren in verschillende vormen van zenuwcellen, maar niet meer in bloed cellen. Transdifferentiatie of transdeterminatie van de cellen is mogelijk. Het is echter controversieel of een volledig gedifferentieerde lichaamscel kan worden geherprogrammeerd. Om dit te doen, zou de expressie van duizenden genen tegelijkertijd moeten worden geactiveerd en duizenden andere genen tegelijkertijd moeten worden gedeactiveerd om een huid cel in een spiercel, bijvoorbeeld. Tot nu toe werd aangenomen dat alleen volwassen stamcellen hier nog toe in staat zijn. Hun differentiatiepotentieel overstijgt zelfs de zaadlob. De herprogrammering gebeurt meestal in twee stappen. Ten eerste vindt dedifferentiatie van de cel plaats. Dan, na celdelingen, vindt opnieuw differentiatie naar een andere oriëntatie plaats. Binnen het organisme vindt een dergelijke transdeterminatie plaats, bijvoorbeeld in wond genezen Volwassen stamcellen ontwikkelen zich tot een grote verscheidenheid aan celtypen die nodig zijn voor het genezingsproces. Voor de geneeskunde biedt dit vermoedelijk uitstekende perspectieven in de toekomst als alternatief voor het heden transplantatie technologie. Zieke organen zouden rechtstreeks uit de volwassen stamcellen van de patiënt kunnen worden gekweekt. Jarenlange medicamenteuze behandeling om afstotingsreacties te beperken behoren tot het verleden. In verschillende in vitro studies van celculturen kon dedifferentiatie en herdifferentiatie van cellen worden bereikt met behulp van een groeifactor. In het kader van stamcelonderzoek werd ontdekt dat stamcellen mogelijk in staat zijn om cellen te vervangen die tijdens een hartinfarct vernietigd zijn. De resultaten suggereren echter ook dat genezing niet gebaseerd is op vervanging door de trans-gedifferentieerde cellen, maar op stimulatie van celgroei en differentiatieprocessen. Volwassen stamcellen blijken ook effectief te zijn bij het regenereren kraakbeen en bot.
Ziekten en kwalen
In verband met transdeterminatie komen ernstige ziekten herhaaldelijk voor. De ontwikkeling van kanker is gebaseerd op de dedifferentiatie van lichaamscellen. Veranderingen in de cel kunnen resulteren in ongedifferentieerde celdeling, die zich door vorming door het lichaam kan verspreiden metastasen Oorzaken kunnen zijn somatische mutaties, virussen, of onbeheerste celprofilering tijdens genezingsprocessen. Dedifferentiatie kan snel optreden. Er zijn echter ook vormen van kanker waarin de tumor vrij lang gedifferentieerd blijft. Er treedt dan echter geen nieuwe differentiatie op na de fase van dedifferentiatie. De delende cellen zijn gedegenereerd en bewegen na elke celdeling verder weg van de oorspronkelijke toestand. Genetische informatie is ook voortdurend aan verandering onderhevig. Bijvoorbeeld, wond genezen is een natuurlijk proces gebaseerd op transdeterminatie. Hier transformeren volwassen stamcellen in gedifferentieerde huid cellen, bindweefsel cellen of cellen van andere typen. In zeldzame gevallen kan zich echter een kwaadaardige tumor vormen als gevolg van de constante celdelingen. Een soortgelijke situatie kan ook optreden na immuunreacties. Lymfomen zijn onder andere een uiting van een immuunsysteem dat is uit de hand gelopen.
