Imagina un futuro en el que la infertilidad causada por la falta de óvulos o esperma ya no sea un obstáculo insalvable. Un futuro donde dos hombres puedan tener un hijo biológico juntos, o donde una mujer que ha perdido su capacidad de producir óvulos por la edad o por un tratamiento contra el cáncer pueda tener descendencia con su propia genética. Este futuro, que hasta ahora pertenecía a la ciencia ficción, está un poco más cerca gracias a un avance revolucionario que ha sido publicado en Nature.
La biología. Este avance, que parece de ciencia ficción, ha sido hecho por el equipo de investigadores de la Oregon Health & Science University, liderado por el Dr. Shoukhrat Mitalipov. En este caso han conseguido desarrollar una técnica experimental que obliga a una célula de la piel (somática) a reducir su número de cromosomas a la mitad. Es, en esencia, el paso más crucial y complicado en la creación de un gameto (un óvulo o un espermatozoide). Un proceso que han llamado mitomeiosis.
Para poder entenderlo hay que saber que todas las células de nuestro organismo tienen en total 46 cromosomas en su núcleo. Pero hay una excepción: los espermatozoides y gametos que cuentan con 23 cromosomas. Un número muy importante para que cuando un óvulo y un espermatozoide se fusionen tengan en total 46 cromosomas. Es por ello que es revolucionario que hayan conseguido que una célula de la piel pueda tener 23 cromosomas para que sea una candidata ideal para dar descendencia.
El truco. El proceso natural para crear estas células haploides (con 23 cromosomas) se llama meiosis. Un tipo de división celular muy complejo que se ha ido investigando durante mucho tiempo. Esto hacía que replicarlo en un laboratorio, lo que se conoce como gametogénesis in vitro (IVG) fuera uno de los mayores retos de la biología. Algo que ahora nos recuerda a lo que ya vimos con la oveja Dolly en el proceso de clonación.
El equipo de OHSU abordó el problema de una manera ingeniosa. Utilizando una técnica similar a la clonación, llamada transferencia nuclear de células somáticas (SCNT). Una técnica que es compleja, pero que se puede resumir en tres pasos diferentes:
- Lo primero es tomar un óvulo humano donado y extraerle el material genético. De esta manera, el óvulo mantenía todo su citoplasma con las organelas, que a fin de cuentas es como la maquinaria que tiene la célula para producir energía y llevar a cabo muchos procesos como la meiosis.
- Una vez hecho, se coge una célula de la piel (una célula diploide con 46 cromosomas en un estado 2n) y se le extrae el núcleo que tiene en su interior.
- Ahora solo queda introducir el núcleo de la célula de la piel dentro del óvulo que se ha vaciado.
El resultado. En este caso fue asombroso, ya que el citoplasma del óvulo pudo ‘engañar’ al núcleo de la piel, forzándolo a entrar prematuramente en un estado similar a la metafase de la meiosis. Esto hizo que se organizaran sus 46 cromosomas en un huso listo para dividirse, a pesar de haber saltado la fase de duplicación del ADN en el ciclo celular que está antes de la división del material genético.
El problema. Sin embargo, aquí se encontraron con un muro. En la naturaleza, la entrada del espermatozoide ‘activa’ el óculo para que complete su división, siendo mediada por una gran cantidad de Zinc. Pero en este caso, cuando intentaron fertilizar los óvulos SCNT con esperma, la gran mayoría (casi el 77%) permanecieron ‘arrestados’ sin reaccionar. La señal natural no era suficiente para esta construcción artificial.
La solución en este caso pasó por desarrollar una ‘llave de arranque’ artificial. Tras la fecundación con esperma, aplicaron un protocolo de activación asistida un pulso eléctrico por electroporación para simular la entrada de calcio que provoca el espermatozoide a su entrada, seguido por un tratamiento con un inhibidor químico llamado roscovitina.
Y es algo que terminó funcionando. La activación forzada consiguió que los óvulos modificados salieran de su arresto y completaran la división. Los 46 cromosomas de la célula se separaron, dejando un promedio de 23 cromosomas dentro del óvulo fecundado (ahora un zigoto) y expulsando del resto a un pequeño cuerpo polar, habiendo logrado la ansiada reducción de ploidía que era el objetivo de este experimento.
El progreso. Los embriones resultantes de este experimento que contenían cromosomas de la célula de la piel y del espermatozoide, comenzando a dividirse e incluso algunos llegaron a la fase de blastocisto (un desarrollo temprano de unos 5-6 días), con una tasa de éxito del 8,8%. Esto demuestra que los genomas pueden integrarse y funcionar juntos.
Es solo una prueba. Los propios autores que todavía queda mucho camino por delante, ya que por ahora es una «prueba de concepto» al no ser una réplica perfecta de la meiosis natural. En este caso la segregación es aleatoria a diferencia de la meiosis, donde se asegura que cada célula hija reciba una copia de cada uno de los 23 tipos de cromosomas originales. En este proyecto la separación de los cromosomas homólogos (el paterno y materno) fue completamente al azar. Esto genera embriones aneuploides que son incompatibles con la vida.
Además, también carece de ‘entrecruzamiento’ o crossover, un mecanismo vital en la meiosis donde los cromosomas paterno y materno intercambian fragmentos creando una diversidad genética. Esto es algo que no está presente en este proceso y que nos quita mucha variabilidad.
El futuro. A pesar de las limitaciones de este estudio, el trabajo es un hito fundamental. Se alinea con otros laboratorios como el japonés Katsuhiko Hayashi que en 2023 logró crear óvulos funcionales a partir de células de piel de ratones macho, con lo que nacieron crías sanas.
A largo plazo, las implicaciones de estos estudios dan esperanza a aquellas mujeres que sufren de infertilidad por falta de gametos funcionales y que quieren tener descendencia con su propia genética. Lo mismo ocurre en las parejas del mismo sexo que también abre la puerta a que una pareja de hombres (usando una célula de piel para crear un óvulo) o de mujeres (creando esperma) puedan tener hijo biológicamente relacionados entre ambos miembros de la pareja.
Aunque no podemos olvidarnos también de que ahora mismo se vive una crisis de fertilidad que provoca que en España, por ejemplo, se haya reducido la tasa de natalidad. Esto está condicionado también a que cada vez es más difícil conciliar un puesto de trabajo con tener niños, lo que provoca que se retrase la maternidad durante varios años.