Transdetermineerimine

A Transdetermineerimine tähistab bioloogias diferentseerunud keharaku ümberprogrammeerimist.Reeglina on keharakkude diferentseerumine viljastatud munarakust täielikult arenenud organismiks. Teatud tingimustel saab selle diferentseerumises määratud lahtri siiski ümber programmeerida.

Mis on ümberdetermineerimine?

Ümbermääramine tähendab muundamist ühest kindlaksmääratud olekust teise kindlaksmääratud olekusse.Bioloogias iseloomustab transdetermineerimist juba diferentseeritud keharaku ümberprogrammeerimine teiseks diferentseeritud keharakuks.

Inimeste ja enamiku mitmerakuliste loomade puhul algab organismide areng viljastatud munarakust. Sellest esimesest rakust areneb välja kogu organism. Rakkude jagunemisel muutuvad üksikud rakud embrüogeneesi käigus üha diferentseerunumaks või spetsialiseerunumaks. Nii arenevad elundid. Näiteks maksarakkudel on sama geneetiline teave kui südamerakkudel. Mõlemas rakutüübis saadakse vajalik geeniteave erinevatest geenidest.

Diferentseerimise osana suletakse teatud geenid histoonide metüülimise või modifitseerimise teel. Diferentseerumine toimub selles, et erinevad geenid lülitatakse rakuliinilt rakuliinile välja.

Transdeterminiseerimise ajal inaktiivsed geenid taasaktiveeritakse ja varem aktiveeritud geenid on jälle passiivsed. Näitena võiks tuua naharakkude keeruka muundumise maksarakkudeks.

Funktsioon ja ülesanne

Viljastatud munarakk on organismi esimene rakk. See on kõigi hilisemate kõrgelt diferentseerunud rakkude algne tüvirakk. Koos kaheksa esimese rakuga nimetatakse seda totipotentseks tüvirakuks. Need esimesed rakud on endiselt täiesti eristamata ja neist igaüks võib areneda iseseisvaks organismiks.

Pärast kaheksandat rakujagunemist moodustuvad pluripotentsed või embrüonaalsed tüvirakud. Need võivad siiski muunduda kõigi kolme idukihi rakkudeks (ektoderm, mesoderm, endoderm). Kuid nad on juba kaotanud võime areneda iseseisvateks organismideks.

Edasine areng viib postembrüoonilistele tüvirakkudele, mis jagunevad vastavalt arenguetapile loote-, vastsündinu- ja täiskasvanud tüvirakkudeks. Postembrüoonilised tüvirakud tähistavad juba erinevaid rakuliini, mis võivad muutuda teatud elundisüsteemideks. Ka neil on endiselt diferentseerumispotentsiaal, mis on siiski seotud ainult teatud rakutüüpidega. Neid nimetatakse multipotentseteks tüvirakkudeks. Näiteks võivad neuraalsed tüvirakud ikkagi muunduda närvirakkude erinevateks vormideks, kuid mitte enam vererakkudeks.

A Diferentseerumine või rakkude transdetermineerimine on võimalik. Siiski on vaieldav, kas täielikult diferentseeritud keharaku saab ümber programmeerida. Selleks peaks üheaegselt aktiveerima tuhandete geenide ekspressioon ja samal ajal desaktiveerima tuhanded muud geenid, näiteks naharaku muundamiseks lihasrakkudeks. Siiani on arvatud, et ainult täiskasvanud tüvirakud on selleks endiselt võimelised. Nende diferentseerumispotentsiaal ulatub idulehtedest isegi kaugemale.

Ümberplaneerimine toimub tavaliselt kahes etapis. Kõigepealt toimub lahtri diferentseerumine. Pärast rakkude jagunemist toimub diferentseerumine jälle erinevas orientatsioonis. Selline transdetermineerimine toimub organismis, näiteks haavade paranemise ajal. Täiskasvanud tüvirakkudest areneb suur hulk tervenemisprotsessiks vajalikke rakutüüpe.

Meditsiini valdkonnas on tänapäeval tõenäoliselt tänaste siirdamistehnoloogiate alternatiivina suurepäraseid väljavaateid. Sel viisil saab haigestunud elundeid kasvatada otse nende endi täiskasvanud tüvirakkudest. Aastane uimastiravi äratõukereaktsioonide piiramiseks oleks minevik. Rakukultuuride erinevates in vitro uuringutes kasutati rakkude dediferentseerimiseks ja rediferentseerimiseks kasvufaktorit.

Tüvirakkude uurimise käigus avastati, et tüvirakud võivad olla võimelised asendama rakke, mis on infarkti korral hävinud. Kuid tulemused viitavad ka sellele, et paranemine ei põhine asendamisel trans-määratud rakkudega, vaid rakkude kasvu ja rakkude diferentseerumise stimuleerimisega. Ka täiskasvanud tüvirakud tõestavad end kõhre ja luude uuenemisel.

Haigused ja tervisehäired

Seoses ümberdetermineerimisega tekivad ikka ja jälle tõsised haigused. Vähi areng põhineb keharakkude diferentseerumisel. Muutused rakus võivad viia raku diferentseerumata jagunemiseni, mis võib metastaaside moodustumise kaudu hõlmata kogu keha. Põhjusteks võivad olla somaatilised mutatsioonid, viirused või kontrollimata rakkude profiilid paranemisprotsesside ajal.

Diferentseerimine võib olla kiire. Kuid on ka selliseid vähivorme, milles kasvaja püsib pikka aega diferentseerunud. Pärast diferentseerumise faasi enam diferentseerumist ei toimu. Jagavad rakud degenereeruvad ja liiguvad pärast iga rakujagunemist algsest olekust kaugemale.

Ka geneetiline teave muutub pidevalt. Näiteks on haavade paranemine loomulik protsess, mis põhineb ümberdetermineerimisel. Siin muundatakse täiskasvanud tüvirakud diferentseerunud naharakkudeks, sidekoe rakkudeks või muud tüüpi rakkudeks, kuid harvadel juhtudel moodustub pideva rakkude jagunemise käigus pahaloomuline kasvaja.

Sama võib juhtuda ka pärast immuunreaktsioone. Lümfoomid on muu hulgas kontrolli alt väljunud immuunsussüsteemi väljendus.