تمایز سلولی
تمایز سلولی (Cellular differentiation) یا دگرگونی یاخته‌ای فرآیندی است که طی آن سلول‌ها از نظر ویژگی‌های عملکردی به سطح بالاتری گذار می‌کنند. عملیات «تمایز» در طول رشد و گسترش یک جاندار پرسلولی (از تک‌سلولی تخم بارور به سامانه‌ای پیچیده از سلول‌ها و بافتهای گوناگون) بارها صورت می‌گیرد.
در زیست‌شناسی تکوینی، تمایز سلولی فرآیندی است که یک سلول از یک نوع به نوعی دیگر تغییر می‌کند. اغلب یک سلول به یک نوع تخصص یافته تر تغییر می‌کند. فرایند تمایز چندین بار در طول تکوین یک ارگانیسم چند سلولی که از یک زیگوت (سلول تخم) ساده به یک سیستم پیچیده از انواع بافت‌ها و سلول‌ها تغییر می‌کند، رخ می‌دهد. تمایز در طول دوران بزرگسالی همچنان ادامه پیدا می‌کند. برخی از تمایزها در پاسخ به مواجهه با آنتی‌ژن رخ می‌دهند. تمایز به طرز چشمگیری باعث تغییر اندازه، شکل، پتانسیل غشاء، فعالیت متابولیکی و پاسخ دهی به سیگنال‌ها در سلول می‌شود. این تغییرات عمدتاً ناشی از اصلاحات بسیار کنترل شده در بیان ژن و موضوع مطالعه در اپی ژنتیک (epigenetics) هستند. با چند استثناء، تمایز سلولی خود به تنهایی تقریباً هرگز باعث تغییر در توالی DNA نمی‌گردد؛ بنابراین، سلول‌های مختلف می‌توانند ویژگی‌های فیزیکی بسیار متفاوتی داشته باشند با وجودی که ژنوم یکسانی دارند.
سطوح مختلفی از توانایی سلول برای تمایز به انواع دیگر سلول، وجود دارد. سلولی که می‌تواند به همهٔ انواع سلول‌ها، از جمله بافت جفتی تمایز یابد، با عنوان همه توان (totipotent) شناخته می‌شود. در پستانداران، تنها سلول زیگوت و بلاستومرهای بعد از آن همه توان هستند، در حالی که در گیاهان بسیاری از سلول‌های تمایز یافته می‌توانند با تکنیک‌های سادهٔ آزمایشگاهی همه توان شوند. سلولی که می‌تواند به همهٔ انواع سلول از یک ارگانیسم بالغ تمایز یابد، پرتوان (pluripotent) نامیده می‌شود. چنین سلول‌هایی در گیاهان رده بالاتر سلول‌های مریستماتیک (meristematic) و در حیوانات سلول‌های بنیادی جنینی (embryonic stem cells) نامیده می‌شوند، هر چند برخی گروه‌ها حضور سلول‌های همه توان بزرگسال را گزارش می‌دهند.
القای بیان چهار عامل رونویسی Oct4، Sox2، c-Myc و Kfl4 (عوامل Yamanaka) از طریق ویروس برای ایجاد سلول‌های پرتوان (iPS) از فیبروبلاست‌های بالغ کافی است.
یک سلول چندتوان (multipotent)، سلولی است که می‌تواند به چندین سلول مختلف اما مرتبط به هم تمایز یابد. سلول‌های کم توان (Oligopotent)، بسیار محدود تر از سلول‌های چندتوان هستند، اما هنوز هم می‌توانند به تعداد کمی از انواع سلول‌های مرتبط به هم تمایز یابند. در نهایت، سلول‌های تک نوان (unipotent) هستند که تنها می‌توانند به یک نوع سلول تمایز یابند، اما توانایی خودنوزایی (self-renewal) دارند. در سیتوپاتولوژی (cytopathology)، سطح تمایز سلولی به عنوان یک شاخص اندازه‌گیری پیشرفت سرطان مورد استفاده قرار می‌گیرد. درجه (Grade) نشانگر میزان تمایز یک سلول در یک تومور است.
سه دستهٔ اصلی از سلول‌ها، بدن پستانداران را تشکیل می‌دهند:
سلول‌های زایا (germ cells)،
سلول‌های پیکری (somatic cells)
و سلول‌های بنیادی (stem cells).
هر یک از حدود ۱۰۰ تریلیون (۱۰۱۴) سلول در یک انسان بالغ دارای رونوشت (کپی) یا رونوشت‌های خود از ژنوم است به جز انواع خاصی از سلول‌ها، مانند سلول‌های (گلبول‌های) قرمز خون، که فاقد هسته در حالت کاملاْ تمایز خود هستند. اکثر سلول‌ها دیپلوئید (diploid) هستند که دو رونوشت از هر کروموزوم دارند. چنین سلول‌هایی، سلول‌های سوماتیک، بیشتر بدن انسان را تشکیل می‌دهند، مانند سلول‌های پوستی و عضلانی. سلول‌ها تمایز می‌یابند تا برای عملکردهای متفاوت، تخصص یابند.
سلول‌های ردهٔ زایا، هر رده ای از سلول‌ها هستند که به گامت‌ها -تخمک‌ها و اسپرم تمایز می‌یابند و بدین سان در طی نسل‌ها باقی می‌مانند. از طرف دیگر، سلول‌های بنیادی توانایی دارند تا برای دوره‌های نامحدود تقسیم شوند و به سلول‌های تخصص یافته تمایز پیدا کنند.
تکوین زمانی آغاز می‌شود که یک اسپرم، تخمک را بارور می‌کند و یک سلول واحد را ایجاد می‌کند که توانایی تشکیل یک ارگانیسم کامل را دارد. در اولین ساعات پس از لقاح، این سلول به سلول‌های کاملاً مشابه تقسیم می‌شود. در انسان‌ها، تقریباً چهار روز پس از لقاح و بعد از چندین چرخهٔ تقسیم سلولی، این سلول‌ها شروع به تخصصی شدن می‌کنند، و یک کُرهٔ توخالی از سلول‌ها به نام بلاستوسیست (blastocyst) را شکل می‌دهند. بلاستوسیست یک لایهٔ بیرونی از سلول‌ها را دارد، و درون این کرهٔ توخالی، دسته ای از سلول‌ها به نام تودهٔ سلولی داخلی (inner cell mass) قرار دارد.
سلول‌های تودهٔ سلولی داخلی عملاً همهٔ بافت‌های بدن انسان را شکل دهند. اگرچه سلول‌های تودهٔ سلولی داخلی می‌توانند عملاً هر نوع سلولی را که در بدن انسان یافت می‌شود، تشکیل دهند، آن‌ها نمی‌توانند یک ارگانیسم را ایجاد کنند. این سلول‌ها به عنوان پرتوان شناخته می‌شوند.
سلول‌های بنیادی پرتوان متحمل تخصص یافتگی بیشتری می‌شوند و به سلول‌های پیش ساز چندتوان (multipotent progenitor cells) تبدیل می‌شوند که سپس این سلول‌ها به سلول‌های عملکردی تبدیل می‌گردند. نمونه‌هایی از سلول‌های بنیادی و پیش ساز عبارتند از
مسیری که توسط مولکول‌های چسبنده سلولی ای که شامل چهار آمینو اسید آرژنین، گلایسین، آسپارژین و سرین هستند، هدایت می‌شود به عنوان بلاستومر سلولی ایجاد می‌شود. این بلاستومر از یک بلاستولای تک لایه ای به سه لایهٔ اولیه سلول‌های زایا (germ cells) در پستانداران به نام‌های اکتودرم (ectoderm)، مزودرم (mesoderm) و اندودرم (endoderm) (به ترتیب از نزدیک‌ترین (بیرونی) به دورترین (درونی) لایه) تمایز می‌یابد. در نهایت اکتودرم منجر به تشکیل پوست و سیستم عصبی می‌شود، مزودرم استخوان‌ها و بافت ماهیچه ای را تشکیل می‌دهد و اندودرم بافت‌های ارگان‌های داخلی را شکل می‌دهد.
در مگس سرکه، مورفوژن‌ها به دو دسته تقسیم می‌شوند:
چهرسازهای دستهٔ دوم توسط ۱۵ سلول پرستار که اطراف تخمک در هنگام تخمک‌سازی (به انگلیسی:Oogenesis) قرار دارند با شیب خاصی در تخمک قرار می‌گیرند. این سلول‌های پرستار توسط دریچه‌های حلقوی با تخمک ارتباط دارند. در اطراف این مجموعه ۱۶ سلولی حدود ۱۰۰۰ سلول فولیکولی قرار دارد. یکی از اعمال این سلول‌های فولیکولی ایجاد پوستهٔ تخم است.
سلول تخم ابتدا رویان‌لایه (به انگلیسی:Blastoderm)را تشکیل می‌دهد و بعد با ایجاد فرورفتگی به روده‌سا (به انگلیسی:Gastrula) تبدیل می‌شود. در روده‌سا دو فرورفتگی به نام‌های شیار سر (به انگلیسی:cephalic furrow) و شیار شکمی (به انگلیسی:ventral furrow) وجود دارند.
روش‌های مرسوم در تمایز سلول‌های بنیادی در محیط برون تن شامل استفاده از تعدادی مولکول‌های مختلف واسطه به عنوان مثال مولکول‌های کوچک یا فاکتورهای رشد می‌باشد.
به عنوان مثال پوشش نانو فایبرها با فسفات کلسیم باعث تمایز سلول‌های مزانشیمال انسانی به سمت استخوان خواهد شد. از طرف دیگر مشخص شده‌است که سلول‌های بنیادی به سیگنال‌های فیزیکی محیط اطراف نیز حساس هستند. سلول‌های مزانشیمال می‌توانند بر اساس هندسه سطح در مسیر تمایز به دو دودمان سلولی شامل سلول‌های چربی یا استخوان قرار گیرند. تغییر در هندسه سطح در تنظیم اسکلت سلولی و چسبندگی موضعی سلول با اعمال محدودیت بر روی پهن شدگی سلولی و در نهایت تأثیر بر روی مسیرهای سیگنال سلولی باعث تمایز سلول‌های بنیادی می‌شود. به عنوان مثال بسترهای نانو فایبری که به صورت موازی ریسیده شده در مقایسه با بسترهای نانو فابری که به صورت درهم ریسیده شده‌است تمایز سلول‌های C17.2 تأثیر بیشتری داشته‌است. تحقیقات دیگری نشان داده‌است که سختی سطح، تحریک‌های الکتریکی و … نیز بر تمایز سلول‌های بنیادی تأثیر خواهد داشت.