Investigadores lograron que células sanguíneas reprogramadas alcanzaran fases iniciales de la línea germinal masculina dentro de un modelo animal, aunque ninguna completó su maduración hasta convertirse en un espermatozoide funcional.
Redactor: Luis Ortega
Editor: Karem Díaz S.
Un equipo científico consiguió generar células germinales masculinas humanas inmaduras a partir de células madre y mantener su desarrollo durante seis meses dentro de un modelo animal. El experimento no produjo espermatozoides maduros, pero permitió observar fases tempranas de un proceso biológico difícil de estudiar directamente en seres humanos.
El trabajo, publicado en la revista científica Cell Stem Cell, fue desarrollado por investigadores de la Universidad de Pensilvania, en Estados Unidos. El procedimiento comenzó con células sanguíneas humanas que fueron modificadas para convertirlas en células madre pluripotentes inducidas, conocidas como células iPS.
Estas células poseen la capacidad de transformarse en distintos tipos celulares. En el experimento, los investigadores orientaron su desarrollo hacia etapas iniciales de la línea germinal masculina, de la que surgen posteriormente los espermatozoides.
De células sanguíneas a la línea germinal masculina
El equipo ya había identificado una forma de transformar células iPS humanas en células similares a las que aparecen durante las primeras etapas embrionarias y que posteriormente pueden dar origen a óvulos o espermatozoides.
Para intentar que las células avanzaran hacia una fase posterior, los científicos las combinaron con células no reproductivas procedentes de testículos de ratones en desarrollo. Estas células de apoyo aportan nutrientes, protección y señales esenciales para sostener la formación de las células germinales.
La mezcla fue trasplantada dentro de una bolsa implantada en el riñón de ratones vivos. Esta región fue seleccionada porque proporciona irrigación sanguínea y condiciones favorables para mantener tejidos trasplantados durante periodos prolongados.
Una vez implantadas, las células comenzaron a organizarse en estructuras tubulares semejantes a las que existen en los testículos, donde ocurre normalmente la espermatogénesis.
Las células avanzaron durante seis meses
Seis meses después del trasplante, algunas células humanas habían progresado hasta convertirse en espermatogonias. Estas son células germinales precursoras que, dentro de un entorno testicular adecuado, pueden iniciar el proceso que culmina con la formación de espermatozoides.
El análisis de su actividad genética mostró similitudes con las espermatogonias humanas normales. Este resultado confirmó que las células reprogramadas habían recorrido una parte significativa de la ruta biológica esperada.
Sin embargo, la mayoría detuvo su desarrollo en esa fase y ninguna llegó a convertirse en un espermatozoide maduro. Los investigadores observaron una limitación similar al repetir parte del procedimiento con monos macacos.
El resultado representa un avance experimental, pero no equivale a la creación de espermatozoides humanos completos ni permite todavía plantear una aplicación reproductiva.
Por qué se interrumpió la maduración
Kotaro Sasaki, biólogo del desarrollo de la Universidad de Pensilvania, explicó que la interrupción podría estar relacionada con las diferencias entre las especies utilizadas en el experimento.
La formación de espermatozoides requiere una interacción muy precisa entre las células germinales y las células de soporte que las rodean. También intervienen señales hormonales producidas en otras partes del organismo.
Aunque las células de ratón ofrecieron un entorno capaz de sostener etapas iniciales del desarrollo humano, sus señales podrían no haber sido suficientemente compatibles para impulsar la maduración completa.
La bióloga del desarrollo Amander Clark, de la Universidad de California en Los Ángeles, planteó que uno de los siguientes pasos podría consistir en combinar las células germinales humanas con células de soporte también humanas.
La complejidad de estas interacciones ayuda a entender por qué los espermatozoides no pueden cultivarse fácilmente en el laboratorio y por qué los resultados obtenidos en roedores no siempre pueden trasladarse a seres humanos o primates.
Una herramienta para investigar la infertilidad masculina
La utilidad inmediata del avance no reside en producir gametos para tratamientos de fertilidad, sino en crear un modelo que permita observar cómo se inicia y se regula la espermatogénesis humana.
Alrededor del 40 % de los casos de infertilidad masculina carece de una causa identificada. La falta de modelos experimentales capaces de reproducir las primeras fases del desarrollo germinal dificulta comprender qué genes, señales celulares o alteraciones ambientales interrumpen ese proceso.
Las espermatogonias obtenidas podrían convertirse en una plataforma para estudiar trastornos que afectan la producción de espermatozoides y para investigar posibles tratamientos, aunque todavía deberá comprobarse que las células generadas son biológicamente funcionales.
La fertilidad masculina también depende de la integridad de los gametos ya formados. Investigaciones recientes han observado que los periodos prolongados de abstinencia pueden aumentar el daño del ADN espermático, lo que muestra que tanto la formación como la conservación de estas células influyen en la capacidad reproductiva.
El objetivo clínico permanece lejano
Eoin Whelan, biólogo reproductivo de la Universidad de Pensilvania e integrante del equipo, subrayó que el trabajo fue planteado desde una perspectiva de ciencia fundamental y que todavía existe un largo camino antes de considerar aplicaciones clínicas.
Los científicos deben determinar si las espermatogonias producidas pueden continuar la meiosis, adquirir la estructura propia de un espermatozoide y aportar material genético capaz de participar correctamente en la fecundación.
En seres humanos, comprobar de manera directa la funcionalidad reproductiva de células germinales creadas en laboratorio plantea importantes límites éticos. Por ese motivo, Sasaki espera continuar la investigación en macacos, cuyo desarrollo reproductivo se aproxima más al humano que el de los ratones.
Kyle Orwig, biólogo reproductivo de la Universidad de Pittsburgh, señaló que la validación definitiva exigiría demostrar que las células pueden generar espermatozoides funcionales y descendencia. Esa prueba, habitual en modelos animales, no puede trasladarse automáticamente a experimentos humanos.
El debate sobre los gametos creados en laboratorio
La producción de óvulos y espermatozoides a partir de células madre, conocida como gametogénesis in vitro, podría ofrecer en el futuro nuevas posibilidades para estudiar y tratar determinados casos de infertilidad.
Al mismo tiempo, esta línea de investigación abre interrogantes sobre la seguridad genética, la selección de embriones y la posibilidad de modificar características hereditarias antes de la fecundación.
Las preocupaciones se relacionan especialmente con la eventual edición genética de las células reproductivas. Los cambios introducidos en un óvulo, un espermatozoide o un embrión podrían transmitirse a futuras generaciones.
Experimentos recientes sobre la posibilidad de editar genes de embriones humanos han mostrado avances técnicos, pero también problemas como modificaciones fuera del objetivo y mosaicismo, una situación en la que no todas las células del embrión presentan el mismo cambio genético.
La obtención de espermatozoides en el laboratorio también podría facilitar intervenciones sobre la línea germinal antes de la reproducción. Por ello, cualquier posible aplicación clínica requeriría controles científicos, regulatorios y bioéticos mucho más exigentes que los utilizados en una investigación básica.
Avances en animales que todavía no se reproducen en humanos
Otros equipos científicos han conseguido producir óvulos y espermatozoides de ratón a partir de células de la piel reprogramadas. Uno de esos experimentos permitió incluso generar descendencia a partir de dos ratones macho.
Esos resultados no se han podido reproducir en humanos ni en otros primates. Las diferencias entre especies, la duración del desarrollo y la dificultad para acceder a las primeras etapas de formación de los gametos mantienen a la investigación humana considerablemente rezagada.
Empresas privadas también trabajan en este campo. Conception, una compañía biotecnológica con sede en Berkeley, California, comunicó que había cultivado óvulos humanos inmaduros a partir de células madre.
Paterna Biosciences, ubicada en Salt Lake City, Utah, anunció por su parte haber cultivado espermatozoides maduros. Su procedimiento, sin embargo, comienza con espermatozoides inmaduros extraídos de los testículos y no con células iPS derivadas de la sangre.
Sasaki pidió cautela ante anuncios que todavía no han presentado datos suficientes para ser evaluados. En el trabajo publicado en Cell Stem Cell, el límite permanece claramente definido: las células humanas alcanzaron la fase de espermatogonias, pero ninguna completó la formación de un espermatozoide maduro.
Fuente(s) referenciales
Infobae – Espermatozoides cultivados en laboratorio: científicos avanzan a partir de células madre
