Celdifferentiatie

Celdifferentiatie is het proces waarbij cellen hun identiteit en functie veranderen, zodat uit voorlopercellen of stamcellen gespecialiseerde celtypen ontstaan. Dit proces speelt een cruciale rol tijdens de embryonale ontwikkeling, bij weefselhomeostase en bij genezing na letsel.

Mechanismen van differentiatie zijn onder meer gerichte genexpressie, regulerende transcriptiefactoren en signaalroutes die bepalen welke genen aan- of uitgezet worden. Signaalmoleculen zoals Notch, Wnt, BMP en Sonic hedgehog (SHH) vormen vaak concentratiegradiënten die cellen informeren op welke positie in het weefsel zij staan. Epigenetische modificaties zoals DNA-methylatie en histonmodificaties zorgen voor stabiele patronen van expressie die lang bestaan.

Potentieniveaus van differentiatie worden onderscheiden als totipotent, pluripotent, multipotent, oligopotent en unipotent. Totipotente cellen kunnen alle celtakken vormen, inclusief placentale weefsels. Pluripotente cellen kunnen cellen uit alle drie kiemlagen vormen maar geen placenta. Multipotente cellen kunnen meerdere celtypen binnen één weefsel- of organo-groep vormen; oligopotent en unipotent verwijzen naar een beperkter of enkelvoudig potentieel.

Voorbeelden: embryonale stamcellen differentiëreren naar neurale of mesodermale celtypen; volwassen stamcellen zoals hematopoëtische stamcellen differentiëren tot verschillende bloedceltypen. Plasticiteit bestaat: onder bepaalde omstandigheden kunnen cellen dedifferentiëren of transdifferentiëren. Ongecontroleerde differentiatie speelt een rol bij kanker en andere ziekten. In onderzoek en geneeskunde is celdifferentiatie cruciaal voor regeneratieve geneeskunde en weefselengineering.