Durante casi un siglo, los investigadores han intentado sin mucho éxito producir esperma viable en el laboratorio. Ahora estamos un poco más cerca. Según publicó ayer la revista Nature, investigadores de la Universidad de Yokohama (Japón) han conseguido lo que se creía imposible, producir en el laboratorio esperma fértil de mamífero.

Todas las células de nuestro cuerpo necesitan un sistema complejo de señales químicas para poder funcionar. Por ello, para producir células maduras en el laboratorio necesitamos proporcionarles el cóctel químico correcto. Estas señales químicas varían según el tipo de órgano o célula. Y el espermatozoide es una de las células más complejas del organismo, ya que está altamente especializada. Tiene una cola para propulsarse y poder nadar (el flagelo), una cabeza especializada en abrir el camino en la membrana externa del óvulo y una maquinaria (las mitocondrias) que genera la gran cantidad de energía que necesitará para llegar hasta el óvulo. Esta especialización es resultado de un largo y complejo proceso de desarrollo llamado espermatogénesis. En la mayoría de mamíferos, el proceso de maduración del espermatozoide dura más de un mes. Esto hace que haya sido difícil hasta ahora reproducir este proceso en el laboratorio.

El principal obstáculo casi siempre se encontraba al llegar a la etapa de meiosis. La meiosis (del griego meio = menor) es un tipo de división celular especial. A diferencia de las divisiones para proliferar (mitosis), en esta división las parejas de cromosomas iguales intercambian ADN y además cada célula hija resultante sólo tiene la mitad de los cromosomas (n=23). Con este tipo de división especial se generan tanto los espermatozoides como los óvulos. Así, de la posterior unión de ambos, resultará una célula que tendrá de nuevo el número de cromosomas normal (n=46), y habrá recibido la mitad de cromosomas de la madre y la mitad del padre.

El Dr. Takehiko Ogawa y su equipo descubrieron que para poder superar el obstáculo de la meiosis sólo hacía falta cambiar las condiciones de cultivo que se habían utilizado hasta ahora. Utilizaron pequeños fragmentos de testículos de crías de ratón (de 2 ó 3 días de edad), de forma que se aseguraban de que los ratones no tuvieran ya esperma maduro. En estos tejidos se encuentran las espermatogonias, células madre especializadas que dan lugar a los espermatozoides. Así que sólo hacía falta encontrar el cóctel correcto que las hiciera diferenciarse correctamente.

Tras varias pruebas con diferentes condiciones de cultivo, tuvieron éxito al incubar los fragmentos de testículo en un gel semisólido y añadiendo KRS (del inglés ‘knockout serum replacement’) al medio de cultivo libre de suero. El KRS es comúnmente utilizado para cultivar células madre embrionarias. Para poder seguir el estado de maduración del esperma, los ratones que utilizaron estaban genéticamente modificados para que las células que estaban en meiosis o habían pasado por meiosis expresaran la proteína verde fluorescente.

Mantuvieron el proceso de espermatogénesis durante dos meses, al final de los cuales comprobaron que obtenían células con las mismas características que un espermatozoide: la mitad de los cromosomas de una célula normal, y flagelo. Era necesario además que probaran que los espermatozoides y espermátidas que obtenían eran viables (las espermátidas son células precursoras de los espermatozoides que también son útiles para la fecundación in vitro, ya que tienen el mismo número de cromosomas). Para ello, mediante fertilización in vitro de 58 óvulos y microinseminación de los embriones obtenidos en hembras de ratón, consiguieron obtener camadas de ratones sanos y fértiles.

Otro punto importante del estudio es que consiguieron generar espermatozoides con este método partiendo de testículos criopreservados (congelados en nitrógeno líquido= –196 ºC).

Los autores afirman que este procedimiento de obtención de espermatozoides en el laboratorio podría ser útil en otras especies de mamíferos, lo que serviría para múltiples aplicaciones en la clínica. Podría ayudar a estudiar los factores necesarios para la formación del esperma, lo que abre las puertas a la creación de tratamientos para la infertilidad masculina.

El hecho de que tras la congelación del tejido se sigan consiguiendo espermatozoides viables es esperanzador para los casos de tratamientos de cáncer que afectan a la fertilidad en preadolescentes. Se podría congelar parte del tejido testicular antes de comenzar los tratamientos y conservarlos para su utilización en un futuro.

Se debe resaltar que aún queda un largo camino para llegar a conseguir aplicaciones en humanos. Primero hay que asegurarse de cuáles son las señales específicas que se necesitan para la maduración del espermatozoide, qué factores del KRS son los responsables del éxito de la metodología. Además habrá que comprobar que las crías obtenidas con este esperma son normales y sin ningún fallo genético. Los autores probaron que eran fértiles y sanas, pero se deben realizar pruebas de comportamiento y estudios genéticos.

Fuente:

Nature. 23 Marzo 2011. In vitro production of functional sperm in cultured neonatal mouse testes. Takuya Sato, Kumiko Katagiri, Ayako Gohbara, Kimiko Inoue, Narumi Ogonuki, Atsuo Ogura, Yoshinobu Kubota & Takehiko Ogawa.