Somatic cell

In biologia cellulare, una cellula somatica – detta anche cellula vegetativa – è qualsiasi cellula che costituisce il corpo di un organismo multicellulare, esclusi gameti, cellule germinali, gametociti e cellule staminali indifferenziate. Queste cellule formano i tessuti e gli organi di un organismo, dividendosi per mitosi. Nei mammiferi, le cellule somatiche costituiscono tutti gli organi interni, la pelle, le ossa, il sangue e il tessuto connettivo.

Al contrario, i gameti derivano dalla meiosi nelle cellule germinali della linea germinale e si fondono durante la riproduzione sessuale. Anche le cellule staminali si dividono per mitosi, ma differiscono dalle cellule somatiche perché possono differenziarsi in molti tipi cellulari specializzati. Il corpo umano contiene circa 220 tipi distinti di cellule somatiche. In teoria, le cellule somatiche non sono cellule germinali (la fonte dei gameti); eventuali mutazioni che acquisiscono possono essere trasmesse ai loro discendenti cellulari, ma non alla prole dell'organismo.

Tuttavia, nelle spugne, le cellule somatiche non differenziate formano la linea germinale, e negli Cnidari, le cellule somatiche differenziate danno origine alla linea germinale. La divisione cellulare mitotica avviene solo nelle cellule somatiche diploidi; solo alcune cellule, come le cellule germinali, partecipano alla riproduzione. Si ritiene che la multicellularità si sia evoluta più volte e che le cellule somatiche sterili si siano evolute insieme ad essa.

L'emergere di una linea germinale immortale che produce cellule somatiche specializzate ha introdotto la mortalità, osservata nella sua forma più semplice nelle alghe volvocine. Le specie con una separazione tra cellule somatiche sterili e una linea germinale sono chiamate weismanniane. Questo modello di sviluppo è relativamente raro (ad esempio, vertebrati, artropodi, Volvox), poiché molte specie possono subire embriogenesi somatica (ad esempio, piante terrestri, la maggior parte delle alghe e numerosi invertebrati).

Come tutte le cellule, le cellule somatiche contengono DNA organizzato in cromosomi. Se una cellula somatica ha cromosomi appaiati, è diploide e l'organismo è diploide. I gameti degli organismi diploidi contengono cromosomi singoli e non appaiati e sono aploidi. Ogni coppia di cromosomi è composta da uno proveniente dal padre e uno dalla madre.

Le cellule somatiche umane hanno 46 cromosomi in 23 coppie; i gameti umani hanno 23 cromosomi non appaiati. Quando due gameti (uno spermatozoo e un ovulo) si fondono durante il concepimento, formano uno zigote con 46 cromosomi (23 coppie). Molte specie hanno cellule somatiche con cromosomi in quadruplice copia (tetraploidi) o sestuplice copia (esaploidi), e le loro cellule germinali possono essere diploidi o persino triploidi. Ad esempio, il grano coltivato moderno (Triticum aestivum L.) è esaploide, con sei copie di ogni cromatidio nelle sue cellule somatiche.

I tassi di mutazione spontanea sono significativamente più bassi nelle cellule germinali maschili avanzate rispetto alle cellule somatiche dello stesso individuo. Anche le cellule germinali femminili mostrano una frequenza di mutazione inferiore rispetto alle corrispondenti cellule somatiche, simile alle cellule germinali maschili. Ciò suggerisce che le cellule germinali impiegano meccanismi più efficaci per limitare le mutazioni spontanee iniziali, probabilmente includendo livelli elevati di enzimi di riparazione del DNA che riparano la maggior parte dei danni potenzialmente mutageni al DNA.

Negli ultimi anni, la clonazione di interi organismi è stata sviluppata nei mammiferi, producendo copie genetiche quasi identiche. Un metodo, il trasferimento nucleare di cellule somatiche, prevede la rimozione del nucleo da una cellula somatica (spesso una cellula della pelle), che contiene tutte le informazioni genetiche necessarie per creare l'organismo donatore. Questo nucleo viene iniettato in un ovulo della stessa specie da cui è stato rimosso il materiale genetico.

L'ovulo non ha più bisogno di fecondazione, poiché ora ha un corredo cromosomico diploide. In teoria, l'ovulo può essere impiantato in un utero della stessa specie e lasciato sviluppare, producendo un animale che è un clone genetico quasi identico al donatore del nucleo – l'unica differenza è il DNA mitocondriale conservato dall'ovulo. In pratica, questa tecnica è stata problematica, sebbene ci siano stati notevoli successi, come la pecora Dolly e, successivamente, Snuppy, il primo cane clonato.

Le cellule somatiche vengono anche raccolte nelle biobanche. La crioconservazione delle risorse genetiche animali aiuta a preservare il materiale genetico in risposta alla diminuzione della biodiversità ecologica. Con la riduzione delle popolazioni, la diversità genetica diminuisce, minacciando la sopravvivenza a lungo termine delle specie. La biobanca mira a conservare cellule vitali a lungo termine per un uso futuro.

Le cellule somatiche sono state conservate nella speranza che possano essere riprogrammate in cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC), che potrebbero poi differenziarsi in cellule riproduttive vitali. I progressi della biotecnologia hanno consentito la manipolazione genetica delle cellule somatiche, sia per modellare malattie croniche che per prevenire condizioni patologiche.