Diferențierea celulară este procesul de implementare a unui program determinat genetic pentru formarea unui fenotip celular specializat , reflectând capacitatea acestora de a îndeplini anumite funcții de profil. Diferențierea modifică funcția celulei, dimensiunea, forma și activitatea metabolică a acesteia.
Fenotipul celulelor este rezultatul exprimării coordonate (adică activitate funcțională coordonată) a unui anumit set de gene. În procesul de diferențiere, o celulă mai puțin specializată devine mai specializată. De exemplu, un monocit se dezvoltă într-un macrofag , un promioblast se dezvoltă într-un mioblast, care formează o fibră musculară, formând un sincitiu . Diviziunea, diferențierea și morfogeneza sunt principalele procese care asigură dezvoltarea dintr-o singură celulă ( zigot ) a unui organism multicelular care conține celule de o mare varietate de tipuri.
Diferențierea celulară are loc nu numai în dezvoltarea embrionară, ci și la un organism adult (în timpul hematopoiezei , spermatogenezei , regenerării țesuturilor deteriorate).
Denumirea generală pentru toate celulele care nu au atins încă nivelul final de specializare (adică capabile de diferențiere) este celule stem. Gradul de diferențiere celulară („potențialul său de dezvoltare”) se numește potență. Celulele care se pot diferenția în orice celulă a unui organism adult, cu excepția placentei și a sacului vitelin, sunt numite pluripotente . Celulele pluripotente sunt, de exemplu, celulele masei celulare interioare a blastocistului de mamifer . Termenul „celule stem embrionare” este folosit pentru a se referi la celulele pluripotente cultivate in vitro derivate din masa celulară internă a blastocistului [1] . Zigotul și blastomerele sunt totipotenți , deoarece se pot diferenția în orice celulă, inclusiv în țesuturile extraembrionare.
Prima diferențiere în procesul de dezvoltare a embrionului are loc în stadiul formării blastocistului , când celulele omogene ale morulei sunt împărțite în două tipuri de celule: embrioblast intern și trofoblast extern . Trofoblastul este implicat în implantarea embrionului și dă naștere ectodermului corionului (unul dintre țesuturile placentei ). Embrioblastul dă naștere tuturor celorlalte țesuturi ale embrionului. Pe măsură ce embrionul se dezvoltă, celulele devin din ce în ce mai specializate (mulipotente, unipotente) până când devin celule diferențiate terminal cu o funcție finită, cum ar fi celulele musculare . Există aproximativ 220 de tipuri diferite de celule în corpul uman.
Un număr mic de celule dintr-un organism adult păstrează multipotența. Sunt utilizate în procesul de reînnoire naturală a celulelor sanguine, a pielii etc., precum și pentru a înlocui țesuturile deteriorate. Deoarece aceste celule au cele două funcții principale ale celulelor stem - capacitatea de a se reînnoi pentru a menține multipotența și capacitatea de diferențiere - ele sunt numite celule stem adulte.
Dediferențierea este procesul invers de diferențiere. O celulă diferențiată parțial sau complet revine la o stare mai puțin diferențiată. De obicei, face parte din procesul de regenerare și este mai frecvent observată la formele inferioare de animale, precum și la plante. De exemplu, atunci când o parte a unei plante este deteriorată, celulele adiacente plăgii se dediferențiază și se divid intens, formând un calus . Când sunt plasate în anumite condiții, celulele calusului se diferențiază în țesuturi lipsă. Deci, atunci când butașul este scufundat în apă, din calus se formează rădăcini. Cu unele rezerve, transformarea tumorală a celulelor poate fi atribuită fenomenului de dediferențiere.