Od trenutka začeća, tijelo prolazi kroz mnoge promjene. Razvijajući se iz samo jedne ćelije koja sadrži nasljedni materijal roditelja, raste zahvaljujući reprodukciji i diferencijaciji stanica. Ovo je stalan proces održavanja života višećelijskog organizma, koji se zasniva na mnogim međućelijskim interakcijama. U svakoj fazi života, specijalizacija ćelija se mijenja i postaje sve uža.
Ćelije i tkiva
Grupa ćelija sa istim morfofiziološkim karakteristikama, koja se nalazi na istom mestu i rešava iste zadatke, naziva se tkivo. Organi se sastoje od tkiva, a organizmi se sastoje od sistema organa. Ali da bi se od zametne ćelije prešlo u organizam, potrebno je prevladati mnoge faze diferencijacije ćelija. Ovaj proces je priprema ćelija za obavljanje funkcija koje su im dodeljene, usled čega se na visokim nivoima,razvoja, gube sposobnost dijeljenja.
Regeneracija
Potreba za dugotrajnom diferencijacijom objašnjava nemogućnost prave regeneracije visoko specifičnih tkiva i organa čije su ćelije na visokom stepenu razvoja. U ovim organima mehanička oštećenja se obnavljaju spajanjem živih područja sa vezivnim tkivom. Odnosno, potpuni oporavak ćelija koje su ranije bile na ovom mjestu, ako su bile visoko diferencirane, nikada se neće dogoditi.
Kao primjer, prikladno je navesti stvaranje ožiljaka kada su mišići oštećeni, uključujući i srce. Također, kao posljedica oštećenja mozga ili nerava, nema oporavka neurona. Nakon oštećenja visoko diferenciranog tkiva, tijelo je prisiljeno da trpi gubitak svojih funkcija. I samo upotreba matičnih ćelija koje još nisu prošle fazu transformacije pod uticajem lokalnih citokina i uslova boravka ostavlja nadu za istinsku regeneraciju. Ali za sada, ovo je tehnologija budućnosti.
Rast tijela
Diferencijacija ćelija u tijelu se odvija u fazama, ovisno o medijatorima i signalima koje primaju od regulatora. Bez vanjskog faktora transformacija je nemoguća u smjeru u kojem je potrebna za razvoj. A kada se primi, proces ima dirigovani strogo tipizovan karakter, gde u svakoj fazi postoji sistem za praćenje i skrining neuspešnih citoloških populacija.
Zato što je proces rasta od embriona do zrelostiorganizam je programiran u strogom nizu diferencijacije ćelija. Ovaj redoslijed se mora striktno poštovati, i dok se ne dogodi jedna važna faza, ne bi trebalo doći do druge faze razdvajanja i citološke specifikacije. Inače će se razvoj i rast u početku odvijati greškom, što dovodi do stvaranja malformacija ili razvojnih anomalija.
Evolucija multicelularnosti
U odraslom organizmu ovaj mehanizam je u osnovi formiranja tumorskih ćelija. Teško je zamisliti kako se ogroman broj faza mora međusobno zamijeniti u najstrožim redoslijedom za ispravnu diferencijaciju stanica i tkiva. Ovo je nevjerovatan mehanizam kojim funkcionira višećelijski organizam. To je također jasna demonstracija teze da je ontogenija kratko ponavljanje filogenije. To znači da se diferencijacija ćelija dešava u slijedu kojim se evolucija kretala.
Hematopoetska diferencijacija
Diferencijacija krvnih zrnaca je jasan primjer stadijuma ovog procesa u visoko razvijenom organizmu. Kod ljudi potiče od uobičajenog prekursora zvanog hematopoetske matične ćelije. On je pluripotentan, odnosno iz njega se može formirati svaka krvna ćelija pod uticajem raznih vrsta citokina. Što je još važnije, on je također proizvod dugog razvoja i pripreme da postane preteča hematopoeze. Prošla je fazu diferencijacije matičnih ćelija, pripremajući se samo zajedan cilj - postati početak hematopoetskih klica. Od njega neće biti napravljeno nikakvo drugo tkivo, što ga razlikuje od nediferenciranih matičnih ćelija.
Inicijalna hematopoeza
U prvoj fazi, dvije populacije se razvijaju iz matične ćelije pod uticajem dva fundamentalno različita faktora. Pod uticajem trombopoetina i faktora stimulacije kolonija (CSF) formira se velika ćelijska grupa prekursora mijelopoeze. Iz ove grupe će se razviti svi monociti, granularni leukociti, trombociti i eritrociti. Samo formiranje primitivne ćelije prekursora je početna faza podjele hematopoeze u dva toka. Prvi tok je mijelopoeza, a drugi tok je leukopoeza.
Tokom nje, iz iste pluripotentne prekursorske ćelije, ali već pod uticajem interleukina, formira se ćelijska populacija leukopoeze. Razviće T i B limfocite sa prirodnim ćelijama ubojicama. Podjela na dva toka primjer je inicijalne diferencijacije ćelija. To znači da će prije formiranja funkcionalnih krvnih stanica proći nekoliko faza, u svakoj od kojih će se promijeniti fenotip i skup receptora. Mnogi će promijeniti lokacije, gdje će na razdvajanje i citološku specifikaciju utjecati citokini i antigeni s antitijelima.
Mijelopoeza
Glavna ćelija koja se deli iz koje nastaju svi mijelociti je mijeloidna klica. Njegov razvoj prati dva toka: prvi je formiranje prekursora zajedničkog sa trombocitima i eritrocitima, a drugi jeformiranje protoleukocita, iz kojeg će nastati monocit i granulocit. Prvi tok diferencijacije ćelija je proces njihovog razvoja pod uticajem faktora koji stimuliše kolonije, trombopoetina i interleukina tipa 3.
Prekursori leukocita i monocita nastaju pod dejstvom faktora koji stimuliše hematopoetske kolonije. Od zajedničkog prekursora trombocita i eritrocita, pod djelovanjem trombopoetina, odnosno eritropoetina, razvijaju se intermedijarni oblici stanica. Od njih će se kroz tzv. starenje i dodatni razvoj formirati odrasle ćelije eritrocita i trombocita.
Vrijedi napomenuti da su trombociti, prije, fragmenti stanice koja im je prethodila, jer su u fazi diferencijacije izgubili nepotrebne organele i jezgro. U eritrocitima je također eliminirano jezgro, a citoplazma je ispunjena hemoglobinom. Leukociti, kao ćelije koje se razvijaju u drugom toku mijelopoeze, imaju jezgro, iako je njihov stepen diferencijacije takođe veoma visok.
Leukopoesis
Diferencijacija limfocitnih ćelija je proces formiranja limfocita i prirodnih ćelija ubica iz zajedničkog prekursora limfopoeze. Obavlja se uglavnom pod utjecajem interleukina i također se u početku dijeli na dva toka - B-limfopoezu i T-limfopoezu. Ova faza kontrolisanog razvoja stvara dve populacije unipotentnih ćelija, predodređenih da postanu posredni oblik za formiranje jedne limfocitne loze.
Prekursor T-ubica i T-limfocita nastaje iz T-zone rasta, a od prekursora B-ćelija, uticaj interleukina-4 formira klicu B-limfocita. T-ubice nastaju pod uticajem interleukina-15, faktora ekspresije odgovarajućih receptora – klastera diferencijacije (CD). Na osnovu njih će se cjelokupna populacija limfocita podijeliti u grupe ovisno o vrsti njihovog CD antigena. Shodno tome, imune ćelije će obavljati različite funkcije.
