Differensiering i biologi karakteriserer transformasjonen fra en dårlig differensiert til en svært differensiert tilstand. Denne prosessen har særlig betydning under utviklingen av det befruktede egget til en komplett organisme. Forstyrrelser i differensieringsprosessen kan føre til alvorlige sykdommer som kreft eller misdannelser.
Hva er differensiering?
Biologisk differensiering handler om spesialisering av udifferensierte stamceller til differensierte somatiske celler. Biologisk differensiering handler om spesialisering av udifferensierte stamceller til differensierte somatiske celler. Spesielt under embryogenese og påfølgende vekst spiller disse prosessene en fremtredende rolle. Imidlertid er differensieringsprosesser fortsatt viktige for å opprettholde kroppsfunksjoner i voksne organismer. I utgangspunktet har fremdeles udifferensierte stamceller muligheten til å transformere seg til alle andre kroppsceller. I prosessen gir flere differensieringsprosesser opphav til spesialiserte kroppsceller, som danner de forskjellige organene og til slutt mister evnen til å dele seg. Det finnes flere typer stamceller. For eksempel er de såkalte totipotente stamcellene fremdeles i stand til å transformere hver til en komplett organisme. De pluripotente stamcellene kan i sin tur fortsatt skille seg ut i alle kroppens celler. Imidlertid er det ikke lenger mulig for dem å utvikle seg til individuelle organismer. Multipotente stamceller har allerede oppnådd en viss differensiering i en bestemt cellelinje. Imidlertid kan de fremdeles skille seg inn i alle andre celler i den cellelinjen.
Funksjon og oppgave
Biologisk differensiering representerer en av de viktigste prosessene i utviklingen av plante-, dyre- eller menneskeorganismer. I løpet av denne prosessen utvikler det seg blant annet stadig sterkere differensierte somatiske celler fra en befruktet eggcelle i flere trinn. Den befruktede eggcellen er den første totipotente stamcellen, som opprinnelig gjennomgår celledeling i fire identiske celler. Hver av disse fire cellene kan utvikle seg til en komplett genetisk identisk organisme. Når firecellestadiet er nådd, oppstår dannelse av blastocyst, som består av pluripotente embryonale stamceller. Disse pluripotente stamcellene kan utvikle seg gjennom neste trinn av differensiering til de tre kimlagene ektoderm, entoderm og mesoderm og representerer dermed utgangspunktet for alle ytterligere kroppsceller. I motsetning til totipotente stamceller har disse imidlertid allerede mistet evnen til å utvikle seg til genetisk identiske uavhengige organismer. De tre cotyledons gir opphav til ytterligere cellelinjer, som i utgangspunktet består av multipotente stamceller. I denne prosessen er de multipotente stamcellene i stand til å utvikle seg til alle celletyper av den respektive cellelinjen. Disse cellene har ikke lenger muligheten til å transformere seg til alle andre somatiske celler, siden de allerede har nådd en høyere grad av differensiering enn de pluripotente stamcellene. I organismer fra mennesker og dyr er prosessen med differensiering forbundet med en bestemmelse. Bestemmelse refererer til spesifikasjonen av en spesialisering når den er tatt, med videre utvikling av cellelinjene videreformidlet på epigenetisk måte. Naturligvis vil celler som allerede er forhåndsdifferensiert, fortsette å skille seg ut i cellene i den tilsvarende celleforbindelsen som en del av deres bestemmelse. Selv om den generelle genetiske informasjonen til hver celle er identisk, kalles den annerledes opp av gen uttrykk avhengig av celletype. Dette betyr blant annet at i en leveren celle blir for eksempel bare den genetiske informasjonen for leverfunksjon dekodet, mens all annen informasjon forblir ulest. Differensiering påvirkes av ulike eksterne eller interne faktorer. Hormoner og vekstfaktorer spiller for eksempel en viktig rolle. Cellekontakter med naboceller bestemmer også differensieringen. Under visse forhold kan transdeterminering forekomme. I dette tilfellet endres cellebestemmelsen. Dette spiller en rolle spesielt i sårheling. I disse tilfellene, hvis cellene allerede er differensierte, mister de differensieringen og differensieres igjen. Men hvis denne prosessen forstyrres, kreft kan forekomme. Differensiering er viktig for at organismen i det hele tatt skal fungere som et enhetlig biologisk system.
Sykdommer og lidelser
Imidlertid, under celledifferensiering, kan forstyrrelser oppstå som potensielt føre til organmisdannelser under embryogenese. Dermed er det noen genetiske sykdommer med flere organdysplasier. I tillegg til misdannelser av Indre organer, det ytre utseendet er ofte uharmonisk. Imidlertid er det også ikke-genetiske årsaker til misdannelser i organer. Et eksempel er nyre-agenese i fravær av fostervann. Siden det menneskelige embryo kan bare utvikle seg innenfor fostervann, defekt organdifferensiering skjer her på grunn av mangel på plass, og andre organer og vev er også berørt. Narkotika kan også forstyrre differensieringsprosessen under embryogenese. Et velkjent eksempel er beroligende middelalidomid, som forårsaket skade på vekstutviklingen av foster under Tidlig graviditet. Dette ble offentlig i 1961 med den såkalte talidomidskandalen. Imidlertid kan det også skje at allerede differensierte celler skilles fra hverandre og deretter formerer seg ukontrollert. Denne situasjonen er til stede i kreft. Jo mer avansert de-differensiering av cellene, jo mer ondartet svulsten. Som nevnt tidligere er avdifferensiering nødvendig i noen tilfeller når det er større behov for cellevekst. Dette er blant annet tilfelle i sårheling. Imidlertid blir de-differensiering i disse prosessene fulgt av celledifferensiering igjen. Imidlertid, hvis differensiering ikke oppstår, utvikler kreft seg. Somatiske mutasjoner i celler kan også påvirke gener som påvirker differensiering. Derfor, når vi eldes, øker sannsynligheten for å utvikle kreft.
