Producen esperma viable a partir de células madre de ratón

Este esperma conduce a una descendencia fértil y saludable, por lo que no se necesitaría al macho para el proceso de reproducción asistida.

esperma ratón
Takuya Sato, an assistant professor at Yokohama City University

En las especies que dependen de la reproducción sexual para perpetuarse, los hijos solo llegan si el esperma del macho fertiliza los óvulos de la hembra. Por eso, las actuales técnicas de reproducción asistida dependen siempre de donantes. Sin embargo, un nuevo trabajo que se acaba de publicar en la revista Cell Stem Cell ha demostrado que las células madre pluripotentes de ratón pueden diferenciarse para dar espermatozoides funcionales. Estos espermatozoides se utilizaron con éxito para producir descendencia sana y fértil y proporcionar el modelo más completo generado hasta ahora para generar células germinales masculinas en un tubo de ensayo.

¿Significa esto que ya no se necesitarán donaciones de esperma para los procesos de reproducción asistida? No tan rápido: el modelo ha sido validado solo en ratones, y de momento nos movemos en el ámbito de la ciencia básica. De ser eficaz y seguro para su aplicación en humanos, aún se tardará tiempo en verse reflejado en una aplicación clínica. No obstante, el trabajo significa un gran avance en este campo y abre nuevas posibilidades para la diferenciación de células germinales masculinas.

Las células madre pluripotentes han permitido a los científicos estudiar cómo se forman todas y cada una de las células del cuerpo. Las células del cerebro, las células del corazón y las células del hígado son solo algunos ejemplos de los tipos de células que se obtienen a partir de estas células madre y que ahora se utilizan en pacientes como terapias celulares experimentales. Sin embargo, algunos tipos de células siguen siendo difíciles de producir a partir de células madre pluripotentes, en particular de espermatozoides.

La dificultad de producir espermatozoides

Entre todos los tipos de células, las células germinales son únicas por muchas razones. Primero, a diferencia de todas las demás células, que llevan 46 cromosomas, las células germinales solo tienen 23 cromosomas, el óvulo tiene todos sus cromosomas de la madre y los espermatozoides tienen todos sus cromosomas del padre.

Además, son las únicas células que los padres realmente transmiten a su descendencia, lo que las convierte, según, Mitinori Saitou, uno de los autores del estudio y director del Institute for the Advanced Study of Human Biology de la Universidad de Kioto, "la fuerza impulsora que sostiene y hace evolucionar a una especie".

Aunque se necesita más investigación, los científicos han logrado avances significativos en la producción de espermatozoides a partir de células madre pluripotentes, al menos para ratones. El proceso generalmente se divide en tres etapas que imitan el desarrollo natural. Primero, las células madre se diferencian en células germinales primordiales, luego en células madre de espermatogonias, que es cuando se determina el sexo masculino, y finalmente en espermatozoides.

Las células madre de las espermatogonias son las que permiten al macho producir esperma durante toda la vida, pero esta segunda etapa ha demostrado ser la más difícil de recrear en el laboratorio.

Difícil, pero no imposible. Se pueden producir células madre de espermatogonias de ratón, pero de manera ineficiente, razón por la que Yukiko Ishikura, otro colaborador del estudio, concluyó que era necesario optimizar el proceso de diferenciación.

"La tasa de diferenciación es aproximadamente una semana más lenta que en el cuerpo del ratón y la contribución de las células madre de las espermatogonias a la espermatogénesis es baja", ha explicado

Comenzando con las células madre pluripotentes de ratón, los investigadores prepararon células germinales primordiales y examinaron más de 10 000 en ocho condiciones diferentes utilizando lo que ellos llaman un "nuevo método de testículo reconstituido".

Para validar las mejores condiciones para la fabricación de células madre de espermatogonias, confirmaron que las células compartían varias propiedades con las de los testículos de ratón, incluida la expresión de genes clave, la epigenética y la regulación positiva transitoria de los retrotransposones. La epigenética idéntica también fue crucial. Si bien los genes están hechos de ADN, sus expresiones dependen de factores epigenéticos como la metilación del ADN. Las células germinales muestran distintos patrones de metilación del ADN durante su desarrollo, patrones que se consideran cruciales para su capacidad de producir descendencia. Para confirmar que las células madre de las espermatogonias se comportaban como las producidas en el cuerpo, los investigadores inyectaron células madre de espermatogonias fabricadas en su laboratorio en testículos de ratones, donde se permitió que las células se convirtieran en espermátidas. Estas espermátidas se recolectaron y se inyectaron en huevos para hacer crecer los embriones. Luego, los embriones se usaron para fecundar ratones, que luego dieron a luz a crías sanas que también eran fértiles.

Texto: Universidad de Kioto

Foto: Se inmunotiñeron secciones congeladas de muestras de 52 días cultivadas mediante el método de inducción de esperma in vitro para confirmar la formación de espermatozoides. El rojo indica marcadores de GSCLC, el verde indica marcadores de esperma y el blanco indica núcleos.

 

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