Los investigadores comenzaron con pequeños fragmentos de tejido con células madre de esperma, llamadas espermatogonias, recogidas de los testículos de ratones bebé. Después cultivaron las células para conseguir esperma funcional, utilizando diversos productos químicos para simular el ambiente natural de los testículos. Los resultados del estudio, publicado en la edición de esta semana de Nature, pueden llegar a beneficiar a los hombres y a los niños infértiles sometidos a quimioterapia.
"Cuando las personas con cáncer se someten a tratamiento, casi siempre acaban estériles", señala Martin Dym, profesor de bioquímica en la Universidad de Georgetown. Dym no estuvo involucrado en el estudio. "En los hombres, se puede congelar una muestra de semen antes del tratamiento, pero en los niños [antes de la pubertad], no se puede. Sin embargo, sí poseen células de los testículos, y si se pudieran desarrollar mediante cultivo, podrían ser utilizadas en la fertilización in vitro en el futuro".
Dym añade que la técnica también podría ser usada para redirigir las células en los testículos de hombres infértiles y producir espermatozoides funcionales. "Estos hombres no poseen espermatozoides normales, pero sí tienen células madre espermatogoniales que lo son", señala Dym.
Takehiko Ogawa, profesor de urología, junto a sus colegas en Japón, tomó biopsias de tejido de testículos de ratones bebé que contenían células espermatogoniales pero no espermatozoides maduros (los ratones eran demasiado jóvenes para producir esperma.) Para simular el ambiente natural de los testículos, Ogawa suspendió los fragmentos sobre un soporte semisólido, bañándolos parcialmente en líquido.
El líquido contenía un cóctel de sustancias químicas llamadas KSR (knockout serum replacement), una formulación que, en contra de lo que se pudiera pensar en un principio, se utiliza en cultivos de células madre embrionarias para mantenerlas en su estado indiferenciado. En esta ocasión, Ogawa encontró que el KSR tenía el efecto contrario, animando a las espermatogonias a diferenciarse en esperma maduro.
"Todavía no hemos identificado los factores clave en el KSR que realmente ayudaron a nuestro sistema", señala Ogawa. "Mi próximo reto es identificar esos factores y hacer un medio de cultivo incluso mejor, con el que mejorar la calidad del esperma, y hacerlo aplicable a otros animales".
Aunque el conteo de esperma in vitro fue relativamente bajo, los espermatozoides producidos eran funcionales. El grupo inseminó ratones adultos con el esperma cultivado, y encontró que eran capaces de producir crías que, a su vez, fueron capaces de aparearse de forma natural. "La evaluación final de la funcionalidad de los espermatozoides era crear descendencia y ver la salubridad de los hijos", afirma Ogawa. "Sigo manteniendo la descendencia, tienen alrededor de 14 meses de edad y parecen muy normales, en comparación con otros ratones".
En los últimos años, varios grupos de investigación han utilizado diversas técnicas para cultivar esperma a partir de células madre embrionarias, añadiendo factores de crecimiento para estimular que las células madre se diferencien. Si bien algunos esfuerzos fueron capaces de producir esperma con éxito, los investigadores han sido incapaces de replicar estos resultados, y no se ha demostrado que produzcan crías fértiles. Ogawa señala que el nuevo sistema es bastante sencillo, y espera que otros investigadores intenten replicarlo.
La gama completa de consecuencias para la salud de los animales producidos a partir de esperma in vitro aún está por verse. Steve Krawetz, profesor de obstetricia y ginecología en la Universidad del Estado de Wayne, señala que a medida que las células se diferencian en espermatozoides, se producen importantes cambios en su ADN que hacen que las células sean vulnerables a los factores ambientales. Dependiendo de lo que esté en el ento o, los factores podrían afectar al ADN de una célula, creando defectos que podrían ser pasados a las generaciones futuras.
"No conocemos las consecuencias o efectos transgeneracionales a largo plazo", señala Krawetz. "Sin embargo, como sistema modelo, esto es fantástico. Nos da la oportunidad de empezar a hacer un análisis de los componentes de un ento o in vitro y, específicamente, modificar y analizar las células de una manera mucho más fácil. Es un gran paso adelante".