Соматическая клетка¶

Соматическая клетка — любая клетка многоклеточного организма, за исключением половых (герминативных) клеток. Соматические клетки формируют тело (сому) организма и отличаются от гамет тем, что содержат двойной (диплоидный) набор хромосом и передаются по наследству только косвенно — через половые клетки, несящие их генетический материал в гаплоидной форме.

¶Общие характеристики

У человека соматические клетки содержат 46 хромосом (23 пары), тогда как зрелые половые клетки — 23 хромосомы. Число соматических клеток в организме взрослого человека оценивается в 30—40 триллионов, при этом их генетический материал (ДНК) в сумме образует геном длиной около 2 метров в каждой клетке.

Соматические клетки разнообразны по строению и функции: нейроны, эритроциты, гепатоциты, миоциты, эпителиоциты, лимфоциты и десятки других типов. Несмотря на различия, все они происходят из одной оплодотворённой яйцеклетки и содержат идентичный набор генов; различия обусловлены селективной экспрессией генов в процессе дифференцировки.

¶Соматические и половые клетки

Ключевое различие между соматическими и герминативными клетками заключается в их роли в жизни организма и наследовании:

Мутации, возникающие в соматических клетках, называются соматическими. Они не передаются по наследству, но могут накапливаться в ходе жизни организма и лежать в основе ряда заболеваний, прежде всего рака. Накопление соматических мутаций в клетках стволовых зон — одна из ключевых теорий старения.

¶Клеточный цикл и деление

Соматические клетки размножаются путём митоза — деления, при котором дочерние клетки получают такой же набор хромосом, что и материнская. Клеточный цикл включает интерфазу (G1, S, G2 фазы, в течение которых клетка растёт и реплицирует ДНК) и митотическую фазу. Контрольные точки клеточного цикла обеспечивают точность копирования генетического материала; нарушение этих механизмов может приводить к делению клеток с аномальным набором хромосом (анеуплоидии) или к опухолевой трансформации.

¶Соматические клетки в медицине и биотехнологии

¶Соматическая клеточная терапия

Термин «соматическая клетка» получил особое значение в контексте генной инженерии и медицины. Соматической генной терапией называют метод, при котором генетические изменения вводятся в соматические клетки пациента и не передаются его потомкам. Это принципиально отличает её от герминативной (наследуемой) генной терапии, которая затрагивает половые клетки или эмбрион и в большинстве стран под запретом или строгим регулированием.

Первая в мире соматическая генная терапия была проведена в сентябре 1990 года в Национальном институте здоровья США у четырёхлетней девочки Ашли Капуа с тяжёлым иммунодефицитом, вызванным дефицитом фермента ADA. В России направление соматической генной терапии развивается в ряде научных центров, включая исследования в области лечения наследственных заболеваний крови и иммунной системы.

¶Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки

В 2006 году японский учёный Синъя Яманака показал, что соматические клетки (в частности, фибробласты кожи) можно «перепрограммировать» в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки) путём введения четырёх факторов транскрипции (Oct4, Sox2, Klf4, c-Myc). За это открытие Яманака совместно с Джоном Гёрдоном получил Нобелевскую премию по физиологии или медицине в 2012 году. Технология iPS позволяет получать из соматических клеток пациента клетки практически любого типа, что открывает возможности для персонализированной медицины, тканевой инженерии и моделирования заболеваний.

¶Клонирование

В 1996 году в Россию (Институт животноводства в подмосковном Дуброво) из Великобритании были перевезены овечки Долли — первое млекопитающее, полученное из соматической клетки методом пересадки ядра соматической клетки в энуклеированную ооцит. Работа была выполнена под руководством Яна Уилмута и Кита Кэмпбелла. Успех эксперимента доказал, что ядро соматической клетки содержит всю генетическую информацию, необходимую для развития полноценного организма, и что дифференцированные соматические клетки могут быть «репрограммированы» в totipotentное состояние.

¶Соматические мутации и старение

Соматические мутации накапливаются в клетках организма с возрастом под действием эндогенных (ошибки репликации ДНК, окислительный стресс) и экзогенных (ультрафиолет, ионизирующее излучение, химические мутагены) факторов. Исследования монояйцевых близнецов показывают, что к 80 годам соматические клетки одного человека могут существенно различаться по генетическому составу — явление, известное как соматический мозаицизм. Накопление определённых соматических мутаций в гемопоэтических стволовых клетках связано с повышенным риском сердечно-сосудистых заболеваний и злокачественных опухолей.

¶Примечания

Соматические клетки составляют основу тела многоклеточных организмов и являются объектом изучения цитологии, генетики, онкологии и регенеративной медицины. Понятие о соматических и герминативных клетках лежит в основе современных представлений о наследственности, эволюции и этике генных технологий.

¶Источники

• Альтеров И. Б., Киселёва Л. И. «Общая биология»
• Льюис Р. «Человеческая генетика: концепты и приложения»
• Мамедов Н. М. «Общая биология для поступающих в вузы»
• Alberts B. et al. «Molecular Biology of the Cell»
• Campbell N.A., Reece J.B. «Biology»