Кіріспе

Ұяшық биологиясында соматикалық клетка немесе вегетативтік клетка – гамета, жыныс клеткасы, гаметоцит немесе дифференциацияланбаған дің клеткасынан басқа көпжасушалы организмнің денесін құрайтын кез келген биологиялық клетка. Соматикалық жасушалар организмнің денесін құрайды және митоз арқылы бөлінеді. Гаметалар мейоз процесі арқылы пайда болады және жыныстық көбею кезінде бірігеді. Дің клеткалары да митоз арқылы бөліне алады, бірақ соматикалық клеткалардан өзгешелігі – олар әртүрлі мамандандырылған жасуша түрлеріне дифференциацияланады. Сүтқоректілерде соматикалық жасушалар барлық ішкі органдарды, теріні, сүйектерді, қанды және байланыстыру тіндерін құрайды, ал сүтқоректілердің жыныс клеткалары сперматозоидтар мен жұмыртқа жасушаларын тудырады, олар ұрықтандыру кезінде бірігіп, зигота деп аталатын жасушаны құрайды, ол бөлініп, эмбрионның жасушаларына дифференциацияланады. Адам денесінде шамамен 220 түрлі соматикалық жасуша бар.

Эволюция

Көпжасушалылық көп рет дамыған деп теорияланғандықтан, стерильді соматикалық жасушалар да солай дамыды. Соматикалық арнайы жасушаларды өндіретін өлмейтін ұрықтық жасушалардың эволюциясы өлімнің пайда болуын қамтыды және оны вольвоцинді балдырларда ең қарапайым түрінде көруге болады. Стерильді соматикалық жасушалар мен ұрықтық жасушалар арасында бөлініс болатын түрлер Вейсманнистер деп аталады. Вейсманн дамуы салыстырмалы түрде сирек (мысалы, омыртқалылар, буынқұрлылар, Вольвокс), себебі көптеген түрлер соматикалық эмбриогенезге қабілетті (мысалы, құрлықтағы өсімдіктер, көптеген балдырлар және көптеген омыртқасыздар).

Генетика және хромосомалар

Барлық жасушалар сияқты, соматикалық жасушаларда хромосомаларға орналасқан ДНК болады. Егер соматикалық жасушада хромосомалар жұптарға бөлінген болса, онда ол диплоидты жасуша, ал организм – диплоидты организм деп аталады. Диплоидты организмдердің гаметаларында тек жұптаспаған, жалғыз хромосома болады және олар гаплоидты деп аталады. Әрбір хромосома жұбының біреуі әкеден, екіншісі анадан мұраға көшеді. Адамның соматикалық жасушаларында 46 хромосома болады, олар 23 жұпқа жинақталған. Керісінше, диплоидты организмдердің гаметаларында хромосома саны екі есе азайған, яғни жартысы ғана болады. Адамда бұл 23 жұпсыз хромосоманы құрайды. Екі гамета (яғни, сперматозоид пен жұмыртқа) ұрықтанғанда бірігіп, зиготаға айналады. Екі гаметаның бірігуі нәтижесінде адам зиготасы 46 хромосомадан (яғни, 23 жұптан) тұрады. Көптеген түрлердің соматикалық жасушаларында хромосомалар төртеулеп ("тетраплоидты") немесе тіпті алтаулап ("гексаплоидты") орналасады. Осылайша, олардың герм жасушалары диплоидты немесе тіпті триплоидты болуы мүмкін. Мысалы, қазіргі заманғы егістік бидайдың Triticum aestivum L. түрі – гексаплоидты түр, оның соматикалық жасушаларында әрбір хроматидтің алты данасы бар. Ересек еркек герм жасушаларындағы спонтанды мутациялардың жиілігі сол индивидтің соматикалық жасушаларына қарағанда айтарлықтай төмен. Әйелдердің герм жасушалары да соматикалық жасушаларға қарағанда төмен мутация жиілігін көрсетеді және еркек герм жасушаларына ұқсас. Бұл нәтижелер герм жасушаларында спонтанды мутациялардың бастапқы пайда болуын шектеу үшін соматикалық жасушаларға қарағанда тиімді механизмдер қолданылатындығын көрсетеді. Мұндай механизмдерге ДНК-ны жөндеу ферменттерінің жоғары деңгейі жатуы мүмкін, олар ДНК-ның көптеген мутагендік зақымдануларын жояды. Қазір жұмыртқаны ұрықтандырудың қажеті жоқ, себебі ол генетикалық материалдың қажетті мөлшерін (хромосомалардың диплоидты саны) қамтиды. Теориялық тұрғыдан алғанда, жұмыртқаны сол түрге жататын жануардың жатырына имплантациялап, дамуына мүмкіндік беруге болады. Нәтижесінде пайда болған жануар, ядросы алынған жануардың генетикалық тұрғыдан дерлік толықтай өзгесі болады. Ғана айырмашылық – жұмыртқадағы митохондриялық ДНК, ол ядроны донорлық жасушадан өзгеше. Практикада бұл техника әзірге қиындықтарға толы, бірақ Долли қойының (5 шілде 1996 – 14 ақпан 2003) және соңғы кезде Snuppy-нің (24 сәуір 2005 – 2015 мамыр), алғаш клондалған иттің табысты көшірмелері жасалды.

Биобанкинг

Соматикалық жасушалар биобанкинг тәжірибесінде де жинақталған. Жануарлардың генетикалық ресурстарын криоконсервациялау – экологиялық биоәртүрліліктің төмендеуіне жауап ретінде жануарлардың генетикалық материалының сақталуының бір жолы. Тірі организмдердің популяциясы кеміген сайын, олардың генетикалық әртүрлілігі де азаяды. Бұл түрлердің ұзақ мерзімді сақталуына қауіп тудырады. Биобанкинг биологиялық белсенді жасушаларды ұзақ мерзімді сақтау арқылы келешекте пайдалану үшін сақтап қалуды мақсат етеді. Соматикалық жасушалар оларды индукцияланған плюрипотентті шекті жасушаларға (iPSC) қайта бағдарламалауға болатыны үмітімен сақталған, одан кейін олар көбейтуге қабілетті жасушаларға дифференциацияланады.

Генетикалық өзгерістер

Биотехнологияның дамуы соматикалық жасушаларды генетикалық түрлендіруге мүмкіндік берді, созылмалы ауруларды модельдеу немесе жайсыз жағдайлардың алдын алу мақсатында болсын. Гендік өңдеудің қазіргі екі тәсілі – транскрипцияны белсендіретін эффектті нуклеазалардың (TALEN) немесе жинақы түрде орналасқан, қысқа палиндромдық қайталамалардың (CRISPR) қолданылуы. Соматикалық жасушалардың генетикалық инженериясы кейбір пікір қақтығыстарына себеп болды, алайда Адам геномын өңдеу жөніндегі халықаралық саммит соматикалық жасушалардың генетикалық модификациясын қолдайтын мәлімдеме жасады, себебі осы өзгерістер ұрпаққа берілмейді.