Transdifferenzierung

Der Begriff der Transdifferenzierung (auch direkte Konversion genannt) bezeichnet das Verfahren, das es ermöglicht, differenzierte adulte Zellen (z. B. Herzmuskelzellen) direkt in andere spezialisierte Zellen (z. B. Nervenzellen) umzuprogrammieren (siehe Abbildung 8).

Stammzellen_Transdifferenzierung.jpg
© Stammzellnetzwerk.NRW

Abbildung 8: Die Abbildung zeigt die mittlerweile möglichen Wege der Zellentwicklung: Transdifferenzierung, Reprogrammierung und die natürliche Differenzierung. (Verwendung der Abbildung mit freundlicher Genehmigung des Stammzellnetzwerk.NRW)

Die Möglichkeit der Transdifferenzierung und Reprogrammierung (siehe dazu das Modul „Reprogrammierung” in diesem Blickpunkt) von Zellen stellt ein Konzept in Frage, das seit Jahrzehnten als Modell zur Veranschaulichung der fortschreitenden Einschränkung des Zelldifferenzierungspotenzials diente: die sogenannte „epigenetische Landschaft” des britischen Entwicklungsbiologen Conrad H. Waddington. Der Differenzierungsweg einer Zelle, auch Zellschicksal genannt, wird in Waddingtons Modell durch eine Murmel veranschaulicht, die man eine in verschiedene Täler geteilte Berglandschaft herabrollen lässt (siehe Abbildung 9). Jedes Tal steht dabei für einen bestimmten differenzierten Zelltyp. Traditionell ging man davon aus, dass der Weg der Zelle unidirektional, d. h. nur in eine Richtung möglich, und irreversibel sei. Die Möglichkeit der Reprogrammierung einer Zelle zeigt jedoch, dass man den Weg der Zelle umkehren kann. Die Transdifferenzierung ermöglicht es wiederum, auf direktem Wege von einem Tal zum nächsten zu gelangen. Dass diese Verfahren möglich sind, legt nahe, dass somatische und pluripotente Zellschicksale ineinander umgewandelt werden können, ohne die von Waddington beschriebenen Hierarchien zu durchlaufen.  

Stammzellen_Transdifferenzierung_2.jpg
© Stammzellnetzwerk.NRW

Abbildung 9: Die normale Entwicklung, Reprogrammierung und Transdifferenzierung einer Zelle dargestellt in C. H. Waddingtons Modell der „Epigenetischen Landschaft”. (Verwendung der Abbildung mit freundlicher Genehmigung des Stammzellnetzwerk.NRW)

Vgl. dazu:

Ladewig, J. / Koch, P. / Brüstle, O. (2013): Leveling Waddington: the emergence of direct programming and the loss of cell fate hierarchies. In:  Nature Reviews Molecular Cell Biology 14, 225–236. Online Version (Englisch)

Wird geladen