Transdetermination biologia edustaa erilaistuneiden kehosolujen uudelleenohjelmointia.Pääsääntöisesti ruumiinsolujen erilaistuminen hedelmöitetyistä munasoluista täysin kehittyneisiin organismeihin on peruuttamaton. Tietyissä olosuhteissa solu, jolla on määritetty erottelu, voidaan kuitenkin ohjelmoida uudelleen.
Mikä on uudelleenmääritys?
Uudelleenmäärittely tarkoittaa muutosta määrätystä tilasta toiseen määritettyyn tilaan.Biologiassa transdeterminoinnille on tunnusomaista jo erotetun kehosolun uudelleenohjelmointi toiseen erilaistuneeseen kehosoluun.
Ihmisten ja useimpien monisoluisten eläinten tapauksessa organismien kehitys alkaa hedelmöitetyistä munasoluista. Koko organismi kehittyy tästä ensimmäisestä solusta. Kun solut jakautuvat, yksittäiset solut muuttuvat yhä enemmän erilaistuneiksi tai erikoistuneiksi alkion syntymän aikana. Näin elimet kehittyvät. Esimerkiksi maksasoluilla on sama geneettinen tieto kuin sydänsoluilla. Molemmissa solutyypeissä tarvittava geenitieto haetaan kuitenkin eri geeneistä.
Osana erilaistumista tietyt geenit suljetaan metyloimalla tai muuntamalla histoneja. Erilaistuminen tapahtuu siinä, että eri geenit kytketään pois solulinjasta solulinjaan.
Transdeterminoinnin aikana inaktiiviset geenit aktivoidaan uudelleen ja aiemmin aktivoidut geenit ovat jälleen passiivisia. Esimerkki olisi ihosolun monimutkainen muutos maksasoluksi.
Toiminto ja tehtävä
Hedelmöitetty munasolu on organismin ensimmäinen solu. Se on kaikkien myöhemmin voimakkaasti erilaistuneiden solujen alkuperäinen kantasolu. Yhdessä kahdeksan ensimmäisen solun kanssa sitä kutsutaan totipotentiksi kantasoluiksi. Nämä ensimmäiset solut ovat edelleen täysin erilaistumattomia ja kumpikin voi kehittyä itsenäiseksi organismiksi.
Kahdeksannen solujakautumisen jälkeen muodostuu pluripotentteja tai alkion kantasoluja. Ne voivat silti muuttua kaikkien kolmen kerroksen soluiksi (ektoderma, mesodermi, endodermi). He ovat kuitenkin jo menettäneet kykynsä kehittyä itsenäisiksi organismeiksi.
Jatkokehitys johtaa postembryonisiin kantasoluihin, jotka jaetaan sikiön, vastasyntyneen ja aikuisen kantasoluihin kehitysvaiheesta riippuen. Postembryoniset kantasolut edustavat jo erilaisia solulinjoja, jotka voivat muuttua tietyiksi elinjärjestelmiksi. Myös heillä on edelleen erottelupotentiaali, joka kuitenkin liittyy vain tiettyihin solutyyppeihin. Niitä kutsutaan multipotentteiksi kantasoluiksi. Esimerkiksi hermosolujen kantasolut voivat edelleen muuttua hermosolujen eri muodoiksi, mutta eivät enää verisoluiksi.
Transdifferentiation tai solujen uudelleenmääritys on mahdollista. On kuitenkin kiistanalaista, voidaanko täysin erilaistunut kehosolu ohjelmoida uudelleen. Tätä varten tuhansien geenien ilmentyminen tulisi aktivoida samanaikaisesti ja tuhansia muita geenejä deaktivoida samanaikaisesti, esimerkiksi ihosolun muuttamiseksi lihassoluksi. Toistaiseksi on oletettu, että vain aikuisten kantasolut kykenevät edelleen tekemään tämän. Niiden erilaistumispotentiaali on jopa sirkkalehden ulkopuolella.
Ohjelmointi tapahtuu yleensä kahdessa vaiheessa. Ensinnäkin solu erotetaan toisistaan. Solujen jaon jälkeen erottelu tapahtuu jälleen eri suunnassa. Tällainen uudelleenmääritys tapahtuu organismin sisällä, esimerkiksi haavan paranemisen aikana. Aikuisten kantasoluista kehittyy laaja valikoima solutyyppejä, joita tarvitaan paranemisprosessissa.
Tulevaisuudessa lääketieteellä on todennäköisesti erinomaiset näkymät vaihtoehtona nykypäivän elinsiirtoteknologialle. Tällä tavoin sairaat elimet voidaan kasvattaa suoraan omista aikuisten kantasoluista. Vuosien ajan hoidettu huumehoito hylkimisreaktioiden rajoittamiseksi olisi menneisyyttä. Erilaisissa soluviljelmien in vitro -tutkimuksissa kasvutekijää käytettiin solujen eriyttämiseen ja uudelleen eriyttämiseen.
Kantasolututkimuksen aikana havaittiin, että kantasolut saattavat pystyä korvaamaan sydänkohtauksen yhteydessä tuhoutuneet solut. Tulokset kuitenkin viittaavat myös siihen, että paraneminen ei perustu korvaamiseen trans-määrätyillä soluilla, vaan solun kasvun ja solujen erilaistumisprosessien stimulaatioon. Aikuiset kantasolut todistavat itsensä myös rustojen ja luiden uudistumisessa.
Sairaudet ja vaivat
Uudelleenmäärittelyn yhteydessä vakavia sairauksia esiintyy yhä uudelleen. Syövän kehitys perustuu kehon solujen eriyttämiseen. Muutokset solun sisällä voivat johtaa erottamattomaan solunjakautumiseen, joka voi kattaa koko kehon metastaasien muodostumisen kautta. Syyt voivat olla somaattisia mutaatioita, viruksia tai kontrollin ulkopuolella olevien solujen profilisaatioita paranemisprosessien aikana.
Erottelu voi olla nopeaa. On kuitenkin myös syövän muotoja, joissa tuumori pysyy erilaisena pitkään. Erottelun vaiheen jälkeen ei kuitenkaan enää tehdä eroa. Jakavat solut ovat rappeutuneita ja siirtyvät kauempana alkuperäisestä tilasta kunkin solunjaon jälkeen.
Geneettinen tieto on myös jatkuvan muutoksen alainen. Esimerkiksi haavan paraneminen on luonnollinen prosessi, joka perustuu uudelleenmääritykseen. Tässä aikuisten kantasolut muuttuvat erilaistuneiksi ihosoluiksi, sidekudossoluiksi tai muun tyyppisiksi soluiksi, mutta harvoissa tapauksissa pahanlaatuinen kasvain muodostuu osana jatkuvaa solujakautumista.
Sama voi tapahtua immuunireaktioiden jälkeen. Lymfoomat ovat muun muassa immuunijärjestelmän ilmentymä, joka on mennyt hallintaan.
