Atkārtota noteikšana

A Atkārtota noteikšana bioloģijā apzīmē diferencētas ķermeņa šūnas pārprogrammēšanu.Parasti ķermeņa šūnu diferenciācijas process no apaugļotas olšūnas līdz pilnībā attīstītam organismam ir neatgriezenisks. Tomēr noteiktos apstākļos šūnu, kas noteikta tās diferenciācijā, var pārprogrammēt.

Kas ir atkārtota noteikšana?

Pārdefinēšana nozīmē pārveidošanu no viena noteiktā stāvokļa citā noteiktā stāvoklī.Bioloģijā transdetermināciju raksturo jau diferencētas ķermeņa šūnas pārprogrammēšana uz citu diferencētu ķermeņa šūnu.

Cilvēkiem un vairumam daudzšūnu dzīvnieku organismu attīstība sākas ar apaugļotu olšūnu. No šīs pirmās šūnas attīstās viss organisms. Šūnām sadaloties, atsevišķās šūnas embrioģenēzes laikā kļūst arvien diferencētākas vai specializētākas. Tā attīstās orgāni. Piemēram, aknu šūnām ir tāda pati ģenētiskā informācija kā sirds šūnām. Tomēr abos šūnu veidos nepieciešamo ģenētisko informāciju iegūst no dažādiem gēniem.

Diferenciācijas ietvaros daži gēni tiek slēgti ar metilēšanu vai histonu modifikāciju. Diferenciācija notiek tādā veidā, ka dažādi gēni tiek izslēgti no šūnu līnijas uz šūnu līniju.

Transdeterminēšanas laikā neaktīvie gēni tiek atkārtoti aktivizēti, un iepriekš aktivētie gēni atkal ir neaktīvi. Piemērs varētu būt sarežģīta ādas šūnas pārveidošana aknu šūnā.

Funkcija un uzdevums

Apaugļotā olšūna ir pirmā šūna organismā. Tā ir visu vēlāko ļoti diferencēto šūnu sākotnējā cilmes šūna. Kopā ar pirmajām astoņām šūnām to sauc par totipotentu cilmes šūnu. Šīs pirmās šūnas joprojām ir pilnīgi nediferencētas, un katra no tām var attīstīties par neatkarīgu organismu.

Pēc astotās šūnu dalīšanas veidojas pluripotentās vai embrionālās cilmes šūnas. Tie joprojām var pārveidoties visu trīs dīgļu slāņu (ektoderma, mezoderma, endoderma) šūnās. Tomēr viņi jau ir zaudējuši spēju attīstīties neatkarīgiem organismiem.

Turpmākā attīstība noved pie postembryonic cilmes šūnām, kuras atkarībā no attīstības pakāpes tiek sadalītas augļa, jaundzimušā un pieaugušā cilmes šūnās. Postembryonic cilmes šūnas jau pārstāv dažādas šūnu līnijas, kas var pārveidoties noteiktos orgānu sistēmās. Arī viņiem joprojām ir diferenciācijas potenciāls, kas tomēr ir saistīts tikai ar noteiktiem šūnu veidiem. Tos sauc par multipotentām cilmes šūnām. Piemēram, neironu cilmes šūnas joprojām var pārveidoties par dažādām nervu šūnu formām, bet vairs ne par asins šūnām.

A Transdiferenciācija vai šūnu atkārtota noteikšana ir iespējama. Tomēr ir pretrunīgi, vai pilnībā pārdalītu ķermeņa šūnu var pārprogrammēt. Lai to izdarītu, vienlaicīgi jāaktivizē tūkstošiem gēnu ekspresija un vienlaikus jāatspējo tūkstošiem citu gēnu, piemēram, lai ādas šūnu pārveidotu par muskuļu šūnu. Līdz šim tika pieņemts, ka tikai pieaugušās cilmes šūnas joprojām to spēj izdarīt. Viņu diferenciācijas potenciāls pārsniedz dīgļlapu.

Pārplānošana parasti notiek divos posmos. Vispirms notiek šūnas dediferenciācija. Pēc šūnu dalīšanas diferenciācija atkal notiek citā orientācijā. Šāda atkārtota noteikšana notiek organismā, piemēram, brūču sadzīšanas laikā. No pieaugušo cilmes šūnām attīstās visdažādākie šūnu veidi, kas nepieciešami dziedināšanas procesam.

Medicīnā, iespējams, būs lieliskas iespējas kā alternatīva mūsdienu transplantācijas tehnoloģijai. Tādā veidā slimos orgānus var audzēt tieši no viņu pašu pieaugušo cilmes šūnām. Gadu ilga narkotiku ārstēšana, lai ierobežotu noraidīšanas reakcijas, būtu pagātne. Dažādos šūnu kultūru in vitro pētījumos šūnu dediferencēšanai un atkārtotai diferenciācijai tika izmantots augšanas faktors.

Cilmes šūnu izpētes laikā tika atklāts, ka cilmes šūnas var aizstāt šūnas, kuras ir iznīcinātas sirdslēkmes laikā. Rezultāti arī liek domāt, ka dziedināšanas pamatā nav aizstāšana ar trans-noteiktām šūnām, bet gan šūnu augšanas un šūnu diferenciācijas procesu stimulēšana. Arī pieaugušās cilmes šūnas sevi apliecina skrimšļa un kaulu reģenerācijā.

Slimības un kaites

Saistībā ar atkārtotu noteikšanu nopietnas slimības rodas atkal un atkal. Vēža attīstības pamatā ir ķermeņa šūnu diferenciācija. Izmaiņas šūnā var izraisīt nediferencētu šūnu dalīšanos, kas metastāžu veidošanās rezultātā var aptvert visu ķermeni. Cēloņi var būt somatiskas mutācijas, vīrusi vai nekontrolējamas šūnu profilācijas dziedināšanas procesu laikā.

Diferenciācija var notikt ātri. Tomēr ir arī vēža formas, kurās audzējs ilgstoši paliek diferencēts. Tomēr pēc diferenciācijas fāzes vairs nav diferenciācijas. Sadalošās šūnas ir deģenerētas un pēc katras šūnu dalīšanas pārvietojas tālāk no sākotnējā stāvokļa.

Arī ģenētiskā informācija tiek pastāvīgi mainīta. Piemēram, brūču dzīšana ir dabisks process, kura pamatā ir atkārtota noteikšana. Šeit pieaugušās cilmes šūnas pārveidojas par diferencētām ādas šūnām, saistaudu šūnām vai cita veida šūnām, tomēr retos gadījumos pastāvīgas šūnu dalīšanas laikā veidojas ļaundabīgs audzējs.

Tas pats var notikt pēc imūnreakcijām. Limfomas, cita starpā, ir imūnsistēmas izpausme, kuru nevar kontrolēt.