Óvulos y espermatozoides rudimentarios hechos de células madre

Una hazaña lograda por primera vez en humanos podría ser un paso hacia una cura para la infertilidad.

Investigadores israelíes y británicos han creado células de esperma y óvulo precursoras humanas en una probeta, a partir de células de la piel de una persona. El logro es un pequeño paso hacia un tratamiento para la infertilidad, aunque uno que podría enfrentar una controversia significativa y obstáculos regulatorios.

El experimento, publicado en línea en la célula el 24 de diciembre 1, recrea en humanos partes de un procedimiento desarrollado por primera vez en ratones, en el que las células pluripotentes inducidas llamadas células madre (iPS) – células reprogramadas ‘que pueden diferenciarse en casi cualquier tipo de célula – son utilizado para crear esperma u óvulos que son posteriormente manipuladas para producir nacidos vivos por fecundación in vitro.

En 2012, se derivan de células biólogo Mitinori Saitou, de la Universidad de Kioto en Japón y sus colaboradores crearon las primeras células germinales primordiales (PGC) artificiales2. Estas son células especializadas que surgen durante el desarrollo embrionario y posteriormente dan lugar a los espermatozoides o los óvulos. Saitou los hizo en una probeta, a partir de células de la piel reprogramadas a un estado embrionario, como a través de la tecnología de células iPS (ver » Las células madre: los ingenieros de óvulos ‘). También fueron capaces de lograr el mismo resultado a partir de células madre embrionarias.

Aunque sus células no podían desarrollarse más allá de esta etapa precursora en el plato, Saito encontró que si él los colocó en los testículos de ratones, ellos madurarían y podrían convertirse en espermatozoides, y si él los colocó en los ovarios, que madurarían en óvulos funcionales. Tanto el esperma y los huevos podrían ser utilizados para in vitro de la fertilización.

Los esfuerzos para diseñar gametos funcionales de manera similar en los seres humanos han producido células PGC, pero con una baja eficiencia- tal tasa de éxito de convertir células madre en los gametos – que era difícil para que otros se expanden en el trabajo. . Los esfuerzos previos también requieren la introducción de genes que harían que las células no utilizables en la clínica.

Ahora, un equipo dirigido por Azim Surani de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, y Jacob Hanna, del Instituto de Ciencia Weizmann en Rehovot, Israel, ha replicado parte del in vitro- la «primera mitad», dice Hanna – de los esfuerzos de Saitou en humanos .

Alta eficiencia
La clave del éxito de los biólogos fue encontrar el punto de partida correcto. Un gran obstáculo para repetir la hazaña en los seres humanos fue el hecho de que el ratón y células madre de embriones humanos son fundamentalmente diferentes. Las células madre embrionarias de ratón son «ingenuas» – fácil de convencer a cualquier ruta de diferenciación – mientras que las células madre humanas son ‘preparados’ de una manera que los hace menos adaptables.

Pero Hanna se dio cuenta de que esas diferencias podrían superarse mediante la deformación de las células, ya que él y sus colaboradores informaron en 2013 3 . Él y su equipo desarrolló una forma de hacer las células madre humanas que eran ingeniosa como los de los ratones. «La primera vez que utilizamos esas células con el protocolo Saitou – boom! Tenemos PGC con alta eficiencia «, dice.

Trabajando juntos, Surani y Hanna fueron capaces de utilizar las células madre embrionarias y las células iPS, de hombres y mujeres, para que las células precursoras de gametos con una eficiencia del 25-40%

«Es emocionante que los laboratorios Surani y Hanna han encontrado una manera de generar células germinales progenitoras con la más alta eficiencia jamás registrado», dice Amander Clark, experto en biología reproductiva de la Universidad de California en Los Ángeles.

Las células tienen muchas de las características de las células germinales primordiales. En particular, su patrón de ‘epigenética’ – modificaciones químicas a los cromosomas que afectan a la expresión de genes – era similar a los de las células germinales primordiales. El equipo comparó los marcadores de proteínas en sus PGC artificiales con los que están en las CGP reales recogidos de fetos abortados, y los encontró a ser muy similar.

«Son tan similares a las CGP humanos como PGC [artificiales] de Saitou son PGC reales ratón», dice Hanna.

Saitou dice que las ideas mecanicistas que ofrece el papel probablemente impulsará los esfuerzos para comprender aún más, y el control, este proceso. En particular, en los seres humanos, una proteína llamada SOX17 parece tener un papel clave que en ratones se juega por una proteína diferente, llamado Sox2.

Saitou, quien también está trabajando en el desarrollo de las CGP humanos en probeta, lo llama un «hallazgo interesante», y dice que, en general, el proceso para la creación de este tipo de células «es mucho más claramente definido en comparación con el trabajo ambigua anterior, y por lo tanto este será una buena base para futuras investigaciones». Clark está de acuerdo: «Es la visión mecanicista especial en el desarrollo de la línea germinal humana que hace este trabajo único,» dice ella.

Muchas incógnitas
En los ratones, el siguiente paso es la introducción de las CGP de ingeniería en los testículos o los ovarios, para completar la ‘segunda mitad’ del proceso de Saitou, su desarrollo en esperma funcional o huevos.

Pero Hanna dice que él y sus colaboradores «no está listo para dar ese paso» en los seres humanos, y otros de acuerdo en que todavía hay demasiadas incógnitas para introducir las CGP artificiales en los seres humanos.

Él dice que ellos también están considerando la inyección de los CGP artificiales humanos en los testículos o los ovarios de ratones y otros animales, o para tratar de todo el experimento en primates no humanos. Él dice que los esfuerzos en curso por Saitou y otros, para completar el proceso de espermatozoides de ratón y el desarrollo del óvulo in vitro , podría dar lugar a una receta que puede ser ajustado para los seres humanos.

«Todavía estoy reuniendo mis pensamientos. Veremos después en el periódico se publica lo que la comunidad va a pensar «, dice Hanna.

Clark dice que los reguladores deben dar paso a los experimentos humanos que serán necesarios para mover la tecnología a la clínica y potencialmente permitir a algunos hombres y mujeres estériles a concebir. En los Estados Unidos, por ejemplo, la ley prohíbe la financiación federal de la creación de embriones humanos con fines de investigación, algo que sería necesario probar la nueva tecnología. Las restricciones «deben ser levantado y reemplazado con las directrices universales sobre cómo hacer esta investigación ética y de manera segura», dice ella.

En principio, el proceso podría incluso ser utilizado para derivar células ovaricas del cuerpo de un hombre. Estos podrían ser fertilizados in vitro con el esperma de otro hombre y el embrión resultante podrían ser implantados en una madre de alquiler – que permite a los dos hombres a tener un hijo biológico juntos. Pero los obstáculos técnicos serían formidable: en particular, los hombres no tienen ovarios en el que las células precursoras se podía permitir que madurar en huevos. Por otra parte, la idea estaría garantizada para hacer frente a la controversia.

«Es muy importante destacar que si bien este escenario podría ser técnicamente posible y viable, es remota en esta etapa de la potencia hay que superar», dice Hanna. Permitir que dos mujeres a tener hijos biológicos en conjunto parece aún más remoto, los autores agregar, porque sólo los hombres tienen el cromosoma Y, que es esencial para la producción de espermatozoides.

Fuente: nature.com