Celdifferentiatie

Voor de ontwikkeling van een bevruchte eicel tot een klein mensje moeten cellen zich niet enkel delen, ze moeten zich ook differentiëren. Een baby bestaat immers uit allerlei verschillende weefsels met hooggespecialiseerde cellen. De ontwikkeling naar gespecialiseerde cellen noemen we differentiatie. Enkel als beide processen naar behoren functioneren, krijgen we de vorming van een nieuw individu.
 

Een geleidelijk proces in verschillende stappen

De bevruchte eicel is volledig ‘ongedifferentieerd’. De  nakomelingen vormen zich stapsgewijs om tot steeds verder gespecialiseerde cellen. 

  • De totipotente bevruchte eicel is in staat is uit te groeien tot een volledig individu. Door deling van deze cel, ontstaan er 2, 4, 8,... cellen, steeds met hetzelfde DNA.
  • Tot het achtcellig embryo zijn de cellen nog totipotent. Bij een splitsing van een embryo in dit stadium kan elk deel uitgroeien tot een volledige mens; je krijgt een eeneiige tweeling.
  • Vervolgens specialiseren de totipotente cellen zich en vormen ongeveer vier dagen na de bevruchting een blastocyst:
    • buitenste laag cellen
    • de cellen binnenin kunnen uitgroeien tot bijna alle celtypes: ze zijn pluripotent.
  • Verdere specialisatie tot multipotente voorlopercellen. Ze kunnen differentiëren tot de verschillende celtypes die in één specifiek weefsel voorkomen.
  • Volledig gedifferentieerde cellen hebben hun potentie om andere celtypes te vormen verloren; ze zijn unipotent. Zo kan een volwassen levercel zich niet omvormen tot een zenuwcel of een bloedcel. Een huidcel kan geen spiercel of pancreascel meer worden.
Naast stamcellen bestaan er ook voorlopercellen. Ze zijn verder gedifferentieerd en kunnen zich nog delen, maar bevatten nog niet alle eigenschappen van de te vormen gerijpte cel. Ook al zijn dit geen echte stamcellen meer, toch bieden voorlopercellen potentieel voor celtransplantatie, omdat ze zich - in  tegenstelling tot volledig gedifferentieerde cellen - nog kunnen delen.
 
Differentiatie is een onomkeerbaar proces.
 

Een progressieve afsluiting van DNA

Het moleculaire mechanisme achter deze evolutie vindt plaats in het DNA. Al onze cellen bevatten hetzelfde DNA. Een cel gebruikt echter enkel DNA dat relevant is om zijn specifieke functie uit te oefenen. Spiercellen moeten bijvoorbeeld geen maagzuur kunnen produceren. Ze hebben daarom dat deel van hun DNA als het ware afgesloten. Hoe gespecialiseerder een cel is, hoe meer DNA het afgesloten heeft.

Stamcellen: een bron van nieuw ongedifferentieerd materiaal

Een volwassen, volledig gespecialiseerde cel verliest de capaciteit om te delen. Darm-, huid- of bloedcellen overleven slechts enkele dagen tot weken. Andere cellen leven langer, maar vroeg of laat is bijna elke cel aan vervanging toe. En daarvoor is er in ons lichaam een voorraad stamcellen aanwezig. Ze zitten verscholen in de weefsels en zorgen voor de permanente regeneratie van afgestorven cellen.

Omdat stamcellen nog kunnen uitgroeien tot verschillende soorten cellen, zijn ze zeer beloftevol om toe te passen bij de behandeling van ziekten. Ze kunnen immers ingezet worden om het slecht functioneren van een orgaan op te vangen. Denk bijvoorbeeld aan de hartspier na een infarct, het gewricht bij artrose, de pancreas bij diabetes of het ruggenmerg bij verlamming door een dwarslaesie. Er wordt veel verwacht van celtherapie. Maar voor heel wat toepassingen is er nog veel onderzoek nodig.
 

 Educatief

 
 

 Nieuws