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Esperma cultivado en un plato
En un paso significativo hacia la lucha contra la infertilidad masculina, los investigadores de la Universidad de la ciudad de Yokohama cultivaron esperma de ratón en un plato y lo utilizaron para producir crías que eran fértiles en la edad adulta.
Esperma salvador: Los científicos de Japón han cultivado esperma de ratón funcional (que se muestra aquí en verde) en un plato imitando el entorno químico de los testículos. El esperma es capaz de producir descendencia fértil.
Los investigadores comenzaron con pequeños fragmentos de tejido que contienen células madre de esperma, llamados espermagonios, recolectados de los testículos de ratones bebés. Luego hicieron crecer esas células en espermatozoides funcionales, utilizando varios productos químicos para simular el entorno natural de los testículos. Los resultados del estudio, publicados en la edición de esta semana de Naturaleza , puede eventualmente beneficiar a hombres y niños infértiles que se someten a quimioterapia.
Cuando las personas con cáncer se someten a tratamiento, casi siempre se vuelven infértiles, dice Martin Dym , profesor de bioquímica en la Universidad de Georgetown. Dym no participó en el estudio. En los hombres, podría congelar una muestra de esperma antes del tratamiento, pero en los niños [prepúberes], no puede hacerlo. Pero tienen células testiculares, y si pudiera desarrollarlas en cultivo, podrían usarse en fertilización in vitro en el futuro.
Dym agrega que la técnica también podría usarse para redirigir células en los testículos de hombres infértiles para producir espermatozoides funcionales. Estos hombres no tienen espermatozoides normales, pero tendrán células madre espermagoniales normales, dice Dym.
Takehiko Ogawa, profesor de urología, y sus colegas en Japón tomaron pequeñas biopsias de tejido testicular de ratones bebés que contenían células madre espermagoniales pero no espermatozoides maduros (los ratones eran demasiado jóvenes para producir espermatozoides). Para simular el entorno natural de los testículos. , Ogawa suspendió los fragmentos sobre un soporte semisólido, bañándolos parcialmente en líquido.
El líquido contenía un cóctel de sustancias químicas llamado reemplazo de suero knockout (KSR), una formulación que, contrariamente a la intuición, se usa en cultivos de células madre embrionarias para mantenerlas en su estado indiferenciado. Aquí, Ogawa descubrió que KSR tenía el efecto opuesto, alentando a las espermagonias a diferenciarse en espermatozoides maduros.
Aún no hemos identificado los factores clave en KSR que realmente ayudaron a nuestro sistema, dice Ogawa. Mi próximo desafío es identificar esos factores y hacer un medio de cultivo aún mejor, para mejorar la calidad del esperma y hacerlo aplicable a otros animales.
Si bien los recuentos de espermatozoides in vitro fueron relativamente bajos, los espermatozoides producidos fueron funcionales. El grupo inseminó ratones adultos con el esperma cultivado y descubrió que podían producir crías que, a su vez, podían aparearse de forma natural. La evaluación final de la funcionalidad de los espermatozoides fue hacer descendencia y ver la salud de la descendencia, dice Ogawa. Todavía tengo la descendencia, y tienen alrededor de 14 meses, y se ven muy normales, comparables a otros ratones.
En los últimos años, un puñado de grupos de investigación ha utilizado diversas técnicas para cultivar espermatozoides a partir de células madre embrionarias, añadiendo factores de crecimiento para estimular la diferenciación de las células madre. Si bien algunos esfuerzos pudieron producir esperma con éxito, los investigadores no han podido replicar estos resultados y ninguno ha demostrado producir crías fértiles. Ogawa dice que el nuevo sistema es bastante simple y espera que otros investigadores intenten replicarlo.
Quedan por ver todas las consecuencias para la salud de los animales producidos a partir de espermatozoides in vitro. Steve Krawetz , profesor de obstetricia y ginecología en la Universidad Estatal de Wayne, dice que a medida que las células se diferencian en espermatozoides, ocurren cambios importantes en su ADN que hacen que las células sean vulnerables a los factores ambientales. Dependiendo de lo que haya en el entorno circundante, los factores podrían afectar el ADN de una célula, creando defectos que podrían transmitirse a las generaciones futuras.
No conocemos las consecuencias a largo plazo o los efectos transgeneracionales, dice Krawetz. Pero como sistema modelo, esto es fantástico. Nos da la oportunidad de comenzar a mirar las cosas en un entorno in vitro y, específicamente, alterar y diseccionar células de una manera mucho más fácil. Es un gran paso adelante.