Ümbermääramine bioloogias tähistab diferentseerunud somaatilise raku ümberprogrammeerimist. Üldiselt on somaatiliste rakkude diferentseerumise protsess viljastatud munarakust täielikult moodustunud organismiks pöördumatu. Teatud tingimustel saab aga selle diferentseerumisel määratud raku ümber programmeerida.
Mis on määramine?
Üldiselt kulgeb somaatiliste rakkude diferentseerumine viljastatud munarakust täielikult moodustunud organismini pöördumatult. Transdeterminatsioon tähendab transformatsiooni ühest määratud olekust teise määratud olekusse. Bioloogias iseloomustab transdetermineerimist juba diferentseerunud keharaku ümberprogrammeerimine teiseks diferentseeritud keharakuks. Inimeste ja enamiku mitmerakuliste loomade puhul algab organismide areng viljastatud munarakust. Sellest esimesest rakust areneb kogu organism. Rakkude jagunemisel toimub embrüogeneesi käigus üksikute rakkude suurenev diferentseerumine või spetsialiseerumine. Nii arenevad elundid. Maks rakkudel on näiteks sama geneetiline teave kui süda rakke. Mõlemas rakutüübis kutsuvad erinevad geenid välja igal juhul vajaliku geneetilise teabe. Diferentseerimise käigus vaigistatakse histoonide metüülimise või modifikatsiooniga teatud geenid. Diferentseerimine toimub erinevate geenide vaigistamisega rakuliinilt rakuliinile. Seega aktiveeritakse transdetermineerimisel inaktiivsed geenid uuesti ja varem aktiveeritud geenid muutuvad taas inaktiivseks. Näitena võib tuua a nahk lahtrisse a maks rakk.
Funktsioon ja ülesanne
Viljastatud munarakk on organismi esimene rakk. See on kõigi hilisemate kõrgelt diferentseerunud rakkude algne tüvirakk. Selles kontekstis nimetatakse seda koos esimese kaheksa rakuga totipotentseks tüvirakuks. Need esimesed rakud on endiselt täiesti diferentseerumata ja neist võib igaüks areneda iseseisvaks organismiks. Pärast kaheksandat rakkude jagunemist moodustuvad pluripotentsed või embrüonaalsed tüvirakud. Need võivad endiselt transformeeruda kõigi kolme idurakihi (ektoderm, mesoderm, endoderm) rakkudeks. Kuid nad on juba kaotanud võime areneda iseseisvateks organismideks. Edasine areng viib postembrüonaalsete tüvirakkudeni, mis jagunevad loote, vastsündinute ja täiskasvanute tüvirakkudeks sõltuvalt arenguastmest. Postembrüonaalsed tüvirakud esindavad juba erinevaid rakuliine, mis võivad transformeeruda spetsiifilisteks elundisüsteemideks. Neil on ka endiselt diferentseerumispotentsiaal, mis on siiski seotud ainult konkreetsete rakutüüpidega. Neid nimetatakse multipotentseteks tüvirakkudeks. Näiteks võivad närvirakkude tüvirakud endiselt transformeeruda närvirakkude erinevateks vormideks, kuid mitte enam veri rakke. Võimalik on rakkude transdiferentseerumine või määramine. Siiski on vaieldav, kas täielikult diferentseeritud keharakku saab ümber programmeerida. Selleks tuleks tuhande geeni ekspressioon samaaegselt aktiveerida ja tuhanded teised geenid samaaegselt deaktiveerida, et muuta nahk rakk näiteks lihasrakuks. Seni on eeldatud, et selleks on endiselt võimelised ainult täiskasvanud tüvirakud. Nende diferentseerumispotentsiaal ületab isegi iduleht. Ümberprogrammeerimine toimub tavaliselt kahes etapis. Esiteks toimub raku diferentseerumine. Seejärel toimub rakkude jagunemise järgselt taas diferentseerumine teiseks orientatsiooniks. Organismi sees toimub selline ülekandumine näiteks aastal haavade paranemist. Täiskasvanud tüvirakkudest arenevad mitmesugused rakutüübid, mida on vaja tervenemisprotsessi jaoks. Meditsiini jaoks avab see eeldatavasti tulevikus suurepäraseid väljavaateid alternatiivina tänasele siirdamine tehnoloogia. Haigeid elundeid võiks kasvatada otse patsiendi enda täiskasvanud tüvirakkudest. Aastaid kestnud uimastiravi tagasilükkamisreaktsioonide piiramiseks muutuks minevikuks. Erinevates rakukultuuride in vitro uuringutes oli rakkude dediferentseerimine ja rediferentseerumine võimalik kasvufaktori abil. Tüvirakkude uurimise kontekstis avastati, et tüvirakud võivad olla võimelised asendama müokardiinfarktis hävinud rakke. Kuid tulemused viitavad ka sellele, et paranemine ei põhine asendamisel trans-diferentseerunud rakkudega, vaid rakkude kasvu stimuleerimisele ja diferentseerumisprotsessidele. Täiskasvanud tüvirakud osutuvad tõhusaks ka regeneratsioonis kõhr ja luu.
Haigused ja vaevused
Seoses transdetermineerimisega esinevad tõsised haigused korduvalt. Arendus vähk põhineb keharakkude dediferentseerimisel. Rakusisesed muutused võivad põhjustada diferentseerimata rakujagunemise, mis võib selle moodustumisel kogu kehas levida metastaasid. Põhjused võivad hõlmata somaatilisi mutatsioone, viirusedvõi kontrolli alt väljuvate rakkude profileerimine tervenemisprotsesside ajal. Diferentseerumine võib toimuda kiiresti. Siiski on ka vorme vähk mille korral kasvaja jääb diferentseerituks üsna pikka aega. Kuid pärast diferentseerumise faasi uut diferentseerumist ei toimu. Jagunevad rakud degenereeruvad ja lähevad pärast iga rakujagunemist algsest olekust kaugemale. Geneetiline teave on samuti pidevas muutumises. Näiteks, haavade paranemist on loomulik protsess, mis põhineb transdetermineerimisel. Siin transformeeruvad täiskasvanud tüvirakud diferentseerunud nahk Rakud sidekoe rakud või muud tüüpi rakud. Harvadel juhtudel võib rakkude pideva jagunemise tagajärjel tekkida pahaloomuline kasvaja. Sarnane olukord võib tekkida ka pärast immuunreaktsioone. Muuhulgas on lümfoomid väljend immuunsüsteemi see on kontrolli alt väljas.
