การหลอมรวมโซมาติกหรือเรียกอีกอย่างว่าการหลอมรวมโปรโตพลาสต์ เป็นการ ดัดแปลงพันธุกรรมชนิดหนึ่งในพืช โดยที่พืชสองชนิดที่แตกต่างกันจะถูกหลอมรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้าง พืช ลูกผสมชนิด ใหม่ ที่มีลักษณะของทั้งสองชนิด เรียกว่าลูกผสมโซมาติก [ ^{1 ] ลูกผสม} ได้ถูกผลิตขึ้นระหว่างพันธุ์ที่แตกต่างกันของสายพันธุ์เดียวกัน (เช่น ระหว่างต้น มันฝรั่งที่ไม่ออกดอกและต้นมันฝรั่งที่ออกดอก) หรือระหว่างสองสายพันธุ์ที่แตกต่างกัน (เช่น ระหว่างข้าวสาลีTriticumและข้าวไรย์Secaleเพื่อผลิตTriticale )

การใช้การผสมแบบโซมาติก ได้แก่ การพัฒนาพืชที่ต้านทานโรค เช่น การทำให้ต้นมันฝรั่งต้านทานโรคใบม้วนของมันฝรั่ง [ ^{2 ] ผ่าน}การผสมแบบโซมาติก ต้นมันฝรั่งSolanum tuberosumซึ่งผลผลิตลดลงอย่างมากจากโรคไวรัสที่ถ่ายทอดโดยเพลี้ยอ่อนจะ ถูกผสมกับมันฝรั่งป่า Solanum brevidensที่ไม่มีหัวซึ่งต้านทานโรคดังกล่าว ลูกผสมที่ได้จะมีโครโมโซมของพืชทั้งสองชนิด จึงคล้ายกับ พืช โพลีพลอยด์การผสมแบบโซมาติกได้รับการแนะนำครั้งแรกโดย Carlson และคณะ ในNicotiana glauca ^{[ 3 ]}

กระบวนการหลอมรวมร่างกายเกิดขึ้นในสี่ขั้นตอน: ^{[ 4 ]}

1. การกำจัดผนังเซลล์ของเซลล์หนึ่งเซลล์ในพืชแต่ละชนิดโดยใช้ เอนไซม์ เซลลูเลสเพื่อสร้างเซลล์ร่างกายที่เรียกว่าโปรโตพลาสต์
2. จากนั้นเซลล์จะถูกรวมเข้าด้วยกันโดยใช้กระแสไฟฟ้า (อิเล็กโทรฟิวชั่น) หรือการบำบัดทางเคมีเพื่อเชื่อมเซลล์และรวมนิวเคลียสเข้าด้วยกันนิวเคลียส ที่รวมกันแล้วนี้ เรียกว่าเฮเทอโรคาริออน
3. จากนั้นจึงกระตุ้นการสร้างผนังเซลล์โดยใช้ฮอร์โมน
4. จากนั้นเซลล์เหล่านั้นจะถูกนำไป เพาะเลี้ยงจนเกิดเป็น เนื้อเยื่อแคลลัสซึ่งจะถูกนำไปเพาะเลี้ยง ต่อจนกลายเป็นต้น กล้า และในที่สุดก็เติบโตเป็นต้นไม้ที่สมบูรณ์ ซึ่งเรียกว่าลูกผสมโซมาติก

ขั้นตอนสำหรับพืชเมล็ดที่อธิบายไว้ข้างต้น การหลอมรวมของ โปรโตพลาสต์ มอสสามารถเริ่มต้นได้โดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าช็อต แต่โดยการใช้โพลีเอทิลีนไกลคอล (PEG) นอกจากนี้ โปรโตพลาสต์มอสไม่ต้องการไฟโตฮอร์โมนสำหรับการงอกใหม่และพวกมันไม่สร้างแคลลัส [ ^{5 ] แต่}โปรโตพลาสต์มอสที่งอกใหม่จะมีพฤติกรรมเหมือนสปอร์มอสที่กำลังงอก^{[ 6 ]}ที่น่าสังเกตเพิ่มเติมคือ สามารถใช้ โซเดียมไนเตรตและไอออนแคลเซียมที่ค่า pH สูงได้ แม้ว่าผลลัพธ์จะแตกต่างกันไปตามสิ่งมีชีวิต^{[ 7 ]}

เซลล์ร่างกายชนิดต่างๆ สามารถนำมาหลอมรวมกันเพื่อให้ได้เซลล์ลูกผสม เซลล์ลูกผสมมีประโยชน์ในหลายด้าน เช่น...

(i) เพื่อศึกษาการควบคุมการแบ่งเซลล์และ การแสดงออก ของยีน

(ii) เพื่อตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงที่เป็นมะเร็ง

(iii) เพื่อให้เกิดการจำลองแบบของไวรัส

(iv) สำหรับ การทำแผนที่ ยีนหรือโครโมโซมและสำหรับ

(v) การผลิตแอนติบอดีโมโนโคลนอลโดยการสร้างไฮบริดโดมา (เซลล์ลูกผสมระหว่างเซลล์อมตะและลิมโฟ ไซต์ ที่สร้างแอนติบอดี ) เป็นต้น

การทำแผนที่ โครโมโซมผ่านการผสมเซลล์ร่างกายนั้นโดยพื้นฐานแล้วอาศัยการรวมตัวของเซลล์ร่างกาย ของมนุษย์และ หนู โดยทั่วไปแล้ว เซลล์ไฟโบรไซต์หรือเม็ดเลือดขาว ของมนุษย์ จะถูกรวมเข้ากับเซลล์สายพันธุ์ ต่อเนื่อง ของ หนู

เมื่อเซลล์ของมนุษย์และหนู (หรือเซลล์ของ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสองชนิดใดๆ หรือชนิดเดียวกัน) ผสมกันการรวมตัวของเซลล์จะเกิดขึ้นเองในอัตราที่ต่ำมาก (10-6) การรวมตัวของเซลล์จะเพิ่มขึ้น 100 ถึง 1000 เท่าเมื่อเติม ไวรัส เซนได (ไวรัสไข้หวัดใหญ่สายพันธุ์ใหม่) ที่ถูกทำให้ไม่ ทำงานด้วย รังสีอัลตราไวโอเลตหรือโพลีเอทิลีนไกลคอล (PEG)

สารเหล่านี้จะเกาะติดกับเยื่อหุ้มเซลล์และเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของเซลล์ในลักษณะที่เอื้อต่อการรวมตัวของเซลล์ การรวมตัวของเซลล์สองเซลล์จะทำให้เกิดเฮเทอโรคาริออน กล่าวคือ เซลล์ลูกผสมเดี่ยวที่มีนิวเคลียสสองอัน อันหนึ่งมาจากแต่ละเซลล์ที่รวมตัวกัน ต่อมา นิวเคลียสทั้งสองก็จะรวมกันเพื่อให้ได้เซลล์ลูกผสมที่มีนิวเคลียสเดียว

โดยทั่วไปแล้ว กระบวนการผสมเซลล์ร่างกายสามารถอธิบายได้ดังนี้ คัดเลือกเซลล์มนุษย์และเซลล์หนูที่เหมาะสม แล้วนำมาผสมกันในสภาวะที่มีไวรัสเซนไดที่ถูกทำให้ไม่ทำงาน หรือ PEG เพื่อส่งเสริมการรวมตัวของเซลล์ หลังจากนั้นระยะหนึ่ง เซลล์ (ส่วนผสมของเซลล์มนุษย์ เซลล์หนู และเซลล์ "ลูกผสม") จะถูกนำไปเพาะเลี้ยงบนอาหารเลี้ยงเชื้อแบบคัดเลือกเช่นอาหารเลี้ยงเชื้อ HATซึ่งจะช่วยให้เฉพาะเซลล์ลูกผสมเท่านั้น ที่สามารถ เพิ่มจำนวนได้

จึงมีการแยกโคลนเซลล์ลูกผสม หลายโคลน (แต่ละโคลนได้มาจากเซลล์ลูกผสมเพียงเซลล์เดียว) และนำไปวิเคราะห์ทั้งทางด้านพันธุศาสตร์และชีวเคมี ที่เหมาะสม เพื่อตรวจหาเอนไซม์ / โปรตีน / ลักษณะที่ต้องการศึกษา ขณะนี้กำลังพยายามหาความสัมพันธ์ระหว่างการปรากฏและการไม่ปรากฏของลักษณะดังกล่าว กับการปรากฏและการไม่ปรากฏของโครโมโซมมนุษย์ในโคลนเซลล์ลูกผสมเหล่านั้น

หากมีความสัมพันธ์ ที่สมบูรณ์แบบ ระหว่างการมีอยู่และการไม่มีอยู่ของโครโมโซมของมนุษย์กับการมีอยู่ของลักษณะเฉพาะในโคลนลูกผสม แสดงว่ายีนที่ควบคุมลักษณะเฉพาะนั้นตั้งอยู่บนโครโมโซมที่เกี่ยวข้อง

อาหารเลี้ยงเซลล์ HAT เป็นหนึ่งในอาหารเลี้ยงเซลล์คัดเลือกหลายชนิดที่ใช้ในการคัดเลือกเซลล์ลูกผสม อาหารเลี้ยงเซลล์นี้เสริมด้วยไฮโปแซนทีนอะมิโนเทอรินและไทมิดีนจึงเป็นที่มาของชื่ออาหารเลี้ยงเซลล์ HAT อะมิโนเทอริน ซึ่งเป็นสารต้านการเผาผลาญจะยับยั้งการสังเคราะห์พิวรีนและไพริมิดีนจากน้ำตาลโมโนแซ็กคาไรด์และกรดอะมิโนในเซลล์ อย่างไรก็ตาม เซลล์มนุษย์และเซลล์หนูปกติยังคงสามารถขยายพันธุ์ได้ เนื่องจากสามารถใช้ไฮโปแซนทีนและไทมิดีนที่มีอยู่ในอาหารเลี้ยงเซลล์ผ่านทางวิถีการรีไซเคิลซึ่งโดยปกติจะนำพิวรีนและไพริมิดีนที่เกิดจากการย่อยสลายของกรดนิว คลีอิกกลับมาใช้ใหม่ ไฮโปแซ นทีนจะถูกเปลี่ยนเป็นกัวนีนโดยเอนไซม์ ไฮโป แซนทีน-กัวนีนฟอสโฟริโบซิลทรานสเฟอเรส (HGPRT) ในขณะที่ไทมิดีนจะถูกฟอสฟอริเลตโดยไทมิดีนไคเนส (TK) ทั้ง HGPRT และ TK เป็นเอนไซม์ในวิถีการรีไซเคิล ในอาหารเลี้ยงเชื้อ HAT เซลล์ที่มีเอนไซม์ HGPRT (HGPRT+) และ TK (TK+) ที่ทำงานอยู่เท่านั้นที่จะสามารถแบ่งตัวได้ ในขณะที่เซลล์ที่ขาดเอนไซม์เหล่านี้ (HGPRr- และ/หรือ TK-) จะไม่สามารถแบ่งตัวได้ (เนื่องจากไม่สามารถผลิตพิวรีนและไพริมิดีนได้เนื่องจากมีอะมิโนเทอรินอยู่ในอาหารเลี้ยงเชื้อ HAT) ในการใช้อาหารเลี้ยงเชื้อ HAT เป็นสารคัดเลือกเซลล์มนุษย์ที่ใช้ในการรวมเซลล์จะต้องขาดเอนไซม์ HGPRT หรือ TK อย่างใดอย่างหนึ่ง ในขณะที่เซลล์หนูจะต้องขาดเอนไซม์อีกตัวหนึ่งในคู่นี้ ดังนั้นจึงสามารถรวมเซลล์มนุษย์ที่ขาด HGPRT (ระบุว่า TK+ HGPRr-) กับเซลล์หนูที่ขาด TK (ระบุว่า TK- HGPRT+) ได้ ผลิตภัณฑ์จากการรวมตัวของเซลล์ (เซลล์ลูกผสม) จะเป็น TK+ (เนื่องจากยีน ของมนุษย์ ) และ HGPRT+ (เนื่องจากยีนของหนู) และจะเพิ่มจำนวนบนอาหารเลี้ยงเชื้อ HAT ในขณะที่เซลล์ของมนุษย์และหนูจะไม่สามารถเพิ่มจำนวนได้ สามารถวางแผนการทดลองกับอาหารเลี้ยงเชื้อคัดเลือกชนิดอื่นได้ในลักษณะเดียวกัน

1. การรวมตัวของเซลล์ร่างกายดูเหมือนจะเป็นวิธีการเดียวที่จีโนม ของพ่อแม่สองสายพันธุ์ที่แตกต่างกัน สามารถรวมกันได้ในพืชที่ไม่สามารถสืบพันธุ์แบบอาศัยเพศได้ (สืบพันธุ์แบบไม่อาศัยเพศหรือเป็นหมัน)
2. โปรโตพลาสต์ของพืชที่เป็นหมันทางเพศ ( แฮพลอยด์ไตรพลอยด์และแอนยูพลอยด์ ) สามารถหลอมรวมกันเพื่อสร้างพืชดิพลอยด์และโพลีพลอยด์ ที่สามารถสืบพันธุ์ ได้
3. การหลอมรวมเซลล์ร่างกายช่วยเอาชนะอุปสรรคเรื่องความไม่เข้ากันทางเพศ ในบางกรณี ลูกผสมเซลล์ร่างกายระหว่างพืชสองชนิดที่ไม่เข้ากันก็ถูกนำไปประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมหรือการเกษตรได้ เช่นกัน
4. การหลอมรวมเซลล์ร่างกายมีประโยชน์ในการศึกษาเกี่ยวกับยีนในไซโตพลาสซึมและกิจกรรมของยีนเหล่านั้น และข้อมูลนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการทดลองปรับปรุงพันธุ์พืช ได้

หมายเหตุ: ตารางนี้แสดงตัวอย่างเพียงไม่กี่ตัวอย่างเท่านั้น ยังมีการผสมข้ามพันธุ์อีกมากมาย ความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีนี้มีมากมาย แต่ไม่ใช่ทุกสายพันธุ์ที่จะสามารถนำมาเพาะเลี้ยงในโปรโตพลาสต์ได้อย่างง่ายดาย