DOSSIER:
Biotecnología
Una técnica genética permitirá repoblar especies en peligro de extinción
Ha conseguido que ratones estériles generen esperma de rata y se conviertan en quimeras de ratón y rata
Eduardo Martínez de la Fe
Ratones con células de rata han producido esperma de rata gracias a una técnica de modificación genética que podría ser útil para conservar especies en peligro de extinción o para crear híbridos, sin que eso signifique que Parque Jurásico pueda salir de la ciencia ficción.
Investigadores de la Escuela Politécnica Federal (ETHZ) y la Universidad de Zúrich (UZH), ambas en Suiza, han generado espermatozoides de rata dentro de ratones estériles utilizando una técnica llamada complementación de blastocistos. El trabajo se publica en la revista Stem Cell Reports.
Las células madre pluripotentes (PSC), que pueden dividirse y convertirse en otros tipos de células, proporcionan una poderosa herramienta para la investigación biomédica.
En estudios anteriores, los científicos han utilizado la complementación de blastocistos para generar órganos de rata en ratones usando PSC, así como para obtener embriones de ratón mutados que no pueden producir órganos específicos.
El blastocisto es un embrión en un estado de desarrollo avanzado, concretamente de 5 o 6 días de desarrollo tras la fecundación. Cuando a estos embriones se le agregan PSC de un animal vivo diferente, estas células madre pluripotentes se convierten en células germinales, como espermatozoides u óvulos, dentro del blastocisto.
NUEVO AVANCE
La nueva investigación, de la que Ori Bar-Nur, biólogo de células madre en ETHZ es el autor principal, se propuso generar esperma de rata dentro de ratones que portan una mutación genética que los vuelve estériles, con la finalidad de impedir que el esperma de rata se mezcle con el del ratón.
Para conseguirlo, los investigadores inyectaron PSC de rata en embriones de ratón esterilizados, con la finalidad de producir quimeras de ratón y rata.
En biología, las quimeras se refieren a animales que se han generado mezclando células embrionarias de dos individuos distintos, en general de la misma especie, aunque también pueden ser de especies distintas.
Esta investigación creó quimeras de ratón y rata mediante la introducción de células compuestas de material genético de rata dentro de los testículos de los ratones.
Al agregar las células madre pluripotentes de una rata a un embrión de ratón estéril en una etapa particular de su desarrollo (en este caso, la etapa de blastocisto), se formó exclusivamente el esperma de la rata en la quimera de rata-ratón resultante.
TESTÍCULOS VACÍOS
Los ratones que recibieron estas células con material genético de rata eran estériles por una mutación genética deliberada, por lo que desarrollaron un nicho vacío dentro de sus testículos.
Este vacío permitió que las células de rata colonizaran los testículos y generaran exclusivamente esperma de rata en las quimeras ratón-rata que habían sido esterilizadas.
El experimento no fue un completo éxito porque, si bien estos espermatozoides podían fertilizar óvulos de rata, los nuevos embriones no se desarrollaron normalmente, ni tampoco dieron lugar a crías vivas. Los investigadores sospechan que pudo deberse a que los espermatozoide así obtenidos se congelaron y descongelaron durante el proceso, lo que habría reducido su viabilidad.
Tampoco puede decirse que el experimento ha sido un completo fracaso porque los espermatozoides de rata así obtenidos morfológicamente parecían indistinguibles de los espermatozoides de rata normales y consiguieron tasas de fertilización de los óvulos de rata, aunque significativamente más bajas, en comparación con las células de esperma de rata producidas en ratas.
PRUEBA DE PRINCIPIO
No obstante, el trabajo proporciona una prueba de principio de que se pueden generar espermatozoides de una especie animal en otra mezclando las dos especies en un organismo generado artificialmente llamado quimera.
El uso de ratones estériles para PSC de rata modificada genéticamente puede acelerar la producción de ratas transgénicas para modelar enfermedades humanas en la investigación biomédica, consideran los investigadores.
En el futuro, intentarán producir animales vivos a partir de espermatozoides de rata que se han producido en quimeras de ratón y rata.
Un plan más remoto es adaptar esta técnica para la producción de gametos de especies de roedores en peligro de extinción para apoyar los esfuerzos de conservación de especies animales.
PARQUE JURÁSICO, TODAVÍA NO
Si las especies en riesgo no pueden mantener ejemplares saludables, la generación de sus óvulos y esperma en un laboratorio podría usarse como una nueva herramienta para aumentar las poblaciones.
“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 en un comunicado. “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.
Eso significa, según Popular Science, que la posibilidad de revivir especies extintas como los dinosaurios, tal como ocurrió en Parque Jurásico, sigue todavía en el campo de la ciencia ficción.
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REFERENCIA
Exclusive generation of rat spermatozoa in sterile mice utilizing blastocyst complementation with pluripotent stem cells. Joel Zvick et al. Stem Cells Reports, August 04, 2022. DOI:https://doi.org/10.1016/j.stemcr.2022.07.005
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Fuente:
2. 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.
Iole Ferrara Romeo
CEST
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.
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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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Fuente:
SINC
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Derechos:
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