Maduración de espermatozoides en cultivos de células

a reproducción en nuestra especie es un proceso integrado por una cadena de eventos de gran complejidad que culminan con el nacimiento de un nuevo ser humano. Desde un punto de vista biológico, el inicio puede identificarse en la producción y maduración de las células sexuales o gametos (óvulos y espermatozoides). No obstante, existen algunas condiciones en las cuales la gametogénesis, es decir, la transformación de una célula primaria o precursora en otra con aptitud para la fecundación no ocurre, o se ve alterada por intervenciones externas, lo que se traduce en infertilidad. Esto ha impulsado la investigación para el desarrollo de técnicas que permiten la producción de células sexuales en condiciones artificiales.

Una de las características de las tecnologías de reproducción asistida es que las funciones que normalmente ocurren en los seres vivos son separadas de los cuerpos y llevadas al laboratorio, donde se busca repetir, lo más fielmente posible, las condiciones que se presentan en los organismos íntegros. El cultivo de células es una práctica común desde hace varias décadas en diferentes laboratorios en el mundo; sin embargo, lo verdaderamente difícil es lograr la maduración completa de las células sexuales en cultivos. La maduración de los espermatozoides, por ejemplo, es un proceso muy complejo en el que una célula primordial debe evolucionar hasta convertirse en una célula con una cola o flagelo y dotada de gran movilidad. Mediante un tipo particular de división celular (meiosis), la célula queda al final con la mitad de los cromosomas (haploide), lo que permite que al unirse con el óvulo (también haploide) se forme un embrión con la totalidad de los cromosomas de la especie.

Uno de los estímulos que ha propiciado el avance de la espermatogénesis en cultivos es el cáncer infantil, pues se ha mostrado que los tratamientos contra esta enfermedad (como la radio y quimioterapia) combaten no sólo a las células cancerosas, sino afectan además a otros tejidos, entre ellos el testicular, provocando infertilidad o subfertilidad en estos pacientes. Los jóvenes que se encuentran en la etapa pospuberal producen semen, el cual puede ser almacenado a muy bajas temperaturas por periodos prolongados, lo que posibilitaría su futura reproducción; sin embargo, los más pequeños, que están en la etapa previa a la pubertad, no producen gametos maduros que puedan almacenarse para el futuro y, por tanto, podrían estar condenados permanentemente a ser infértiles.

En los más jóvenes el testículo posee células espermáticas primordiales, y una de las apuestas es lograr su maduración completa en cultivos para su posterior trasplante (autotrasplante) al finalizar los tratamientos contra el cáncer, con lo que podría restablecerse su capacidad reproductiva. Pero esto que se dice fácilmente es una posibilidad aún lejana para su empleo regular en la clínica... Pero no tan distante, a juzgar por los progresos que recientemente se han alcanzado en la investigación en este campo.

Desde luego los avances más importantes se han realizado en modelos animales, principalmente en ratones. En 2011 Tayuka Sato y sus colaboradores de la Universidad de Yokohama, en Japón (cuyo líder es el doctor Takehiko Ogawa), reportaron en la revista Nature la maduración completa de espermatozoides en cultivos de testículo en ratones recién nacidos y su plena capacidad funcional demostrada al ser inyectados en óvulos adultos e implantados en hembras subrogadas, con el nacimiento de ratones hasta por dos generaciones. Posteriormente en 2016, en la revista Biology Reproduction, el mismo grupo, encabezado ahora por Kazuaki Kojima, reportó haber logrado la espermatogénesis completa, pero ahora ya no en recién nacidos, sino en tejido fetal de la misma especie, lo que muestra la posibilidad de inducir la maduración de espermatozoides desde células cada vez más primitivas.

Pero eso no es todo. En diciembre pasado, durante el Simposio de Biología Cuantitativa realizado por el laboratorio Cold Spring Harbor en Estados Unidos, So I. Nagaoka y Mitinori Saitou, de la Universidad de Kyoto, Japón, presentaron un trabajo sobre los progresos alcanzados en la gametogénesis a partir de células troncales pluripotenciales (también llamadas células madres), obtenidas no sólo del embrión, sino además en células troncales inducidas (células adultas reprogramadas para ser pluripotenciales, es decir, con la capacidad de diferenciarse en distintos tipos de células). Dicho en otras palabras, a partir de la célula más primitiva conocida ya es posible lograr la producción de espermatozoides y su maduración completa en términos anatómicos y funcionales, aunque por ahora en ratones.

Como puede verse, esto abre un ancho camino para avanzar hacia la generación de espermatozoides maduros en humanos, por ejemplo, a partir del cultivo de tejido testicular en niños con cáncer, e incluso a partir de células troncales obtenidas del mismo paciente, sobre lo cual ya se han producido logros muy importantes, algunos de los cuales estarán a la vista con mayor claridad antes de que concluya la segunda década del siglo XXI.