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Científicos suizos consiguen que ratones estériles produzcan esperma de rata

Con una técnica llamada complementación de blastocistos interespecie, el equipo de expertos ha generado animales quiméricos a partir de células madre de rata y embriones de ratón estériles. Estos organismos eran viables y sanos y producían únicamente esperma del primer tipo de roedor. La investigación es preliminar y puede abrir el camino a importantes aplicaciones futuras.

Sección de testículo de quimera ratón-rata fotografiada al microscopio. / Joel Zvick│ETH Zurich

En la mitología griega ‘Quimera’ es un monstruo fabuloso generalmente representado con cabeza de león, cuerpo de cabra y cola de dragón. En el mundo científico, la palabra indica un organismo generado artificialmente a partir de células que poseen características genéticas distintas o que proceden de dos o más especies.

A través de la generación de quimeras, por ejemplo, recientemente algunos grupos de investigación han conseguido formar órganos de rata en ratones. Para ello, han utilizado células madre pluripotentes y embriones modificados genéticamente para que no pudiesen dar lugar a órganos específicos.

La generación de óvulos o espermatozoides a partir de células madre pluripotentes sigue siendo una tarea muy desafiante

Ahora, investigadores de la Escuela Politécnica Federal (ETHZ) y la Universidad de Zúrich (UZH), ambas en Suiza, han generado espermatozoides de rata dentro de ratones que son estériles debido a una mutación genética. El trabajo se publica hoy en la revista Stem Cell Reports.

Las células madre pluripotentes o PSCs −que tienen la capacidad de originar todos los tipos celulares que existen en el cuerpo− proporcionan una poderosa herramienta para la investigación biomédica, pero la generación de óvulos o espermatozoides a partir de ellas sigue siendo una tarea muy desafiante. La investigación suiza, a pesar de ser preliminar, representa un paso adelante hacia ese logro.

“Nuestro trabajo proporciona una prueba de principio de que es posible generar exclusivamente espermatozoides de una especie en animales estériles de otra”, cuenta a SINC Ori Bar-Nur, biólogo de células madre en ETHZ y autor principal del estudio.

“La importancia de la investigación radica en la comprensión de que tal hazaña científica se puede alcanzar. Pero además de un avance conceptual, este método podría tener importantes aplicaciones futuras”, añade.

Espermatozoides inmóviles y tasas de fertilización bajas

Para llegar a ello, los investigadores inyectaron PSCs de rata en embriones de ratón en los que había sido mutado un gen esencial para la producción de esperma. Las células madre de rata se desarrollaron junto con las células de ratón, generando así un animal quimérico compuesto por genotipos de las dos especies.

Como consecuencia de la mutación genética inductora de esterilidad, se desarrolló un nicho vacío dentro de los testículos, lo que permitió que las células de rata los colonizaran y generaran esperma.

A pesar de su esterilidad, el huésped podía soportar la producción eficiente de espermatozoides de una especie animal diferente

Ori Bar-Nur, ETHZ

“Nos sorprendió la relativa simplicidad con la que podíamos mezclar las dos especies para producir quimeras viables. Estos animales, en general, eran saludables y se desarrollaban normalmente”, dice Bar-Nur. 

“La segunda sorpresa fue que, efectivamente, todos los espermatozoides de las quimeras eran de rata. Esto significa que, a pesar de su esterilidad, el huésped podía soportar la producción eficiente de estas células y de una especie animal diferente”.

Eso sí, aunque los espermatozoides morfológicamente parecían indistinguibles de los producidos por ratas normales, eran inmóviles y las tasas de fertilización de óvulos eran especialmente bajas. En el futuro, los autores intentarán producir animales vivos a partir de esperma de rata que se haya producido en quimeras.

Posibles aplicaciones venideras

Los autores señalan que el estudio puede abrir el camino a dos importantes aplicaciones. La primera implica mejorar la producción de ratas transgénicas para modelar enfermedades humanas en la investigación biomédica.

Un objetivo más a largo plazo es producir gametos de animales que están en peligro de extinción dentro de ejemplares de otras especies

Un objetivo más a largo plazo es producir gametos (óvulos y espermatozoides) de animales que están en peligro de extinción dentro de ejemplares de otras especies, para apoyar los medios de conservación de la biodiversidad.

“Gracias a este procedimiento, podríamos producir las células germinales de un roedor en peligro de extinción a través de la generación de quimeras”, afirma Bar-Nur. “Con el ritmo actual de la tecnología de células madre, creo que será posible alcanzar este objetivo dentro de unos años”.

“Sin embargo, para los animales que no son roedores será necesario mucho más tiempo y un desarrollo científico y tecnológico adicional. Además, todavía tenemos que lograr la producción de células reproductoras femeninas (los óvulos) en ratones hembra estériles”, concluye.

Referencia:

Zvick et al., Exclusive generation of rat spermatozoa in sterile mice utilizing blastocyst complementation with pluripotent stem cells. Stem Cell Reports doi:10.1016/j.stemcr.2022.07.005 https://www.cell.com/stem-cell-reports/fulltext/S2213-6711(22)00364-2

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