Según Heidi Ledford, el día en que el esperma y los óvulos humanos puedan cultivarse en el laboratorio está un paso más cerca, con el descubrimiento de una forma de recrear un paso crucial del desarrollo en un plato. El avance, descrito el 20 de mayo en Nature, aborda un obstáculo importante: cómo garantizar que las etiquetas químicas del ADN y las proteínas asociadas en el esperma y los óvulos producidos artificialmente se coloquen correctamente. Estas etiquetas son parte del “epigenoma” de una célula y pueden influir en si los genes se activan o desactivan. El epigenoma cambia a lo largo de la vida de una persona. Durante el desarrollo de las células que eventualmente darán lugar a los espermatozoides o los óvulos, estas marcas deben limpiarse y luego restablecerse a su estado original.
“La reprogramación epigenética es clave para formar la próxima generación”, dice Mitinori Saitou, biólogo de células madre de la Universidad de Kyoto en Japón y coautor del artículo. Él y su equipo descubrieron cómo activar esta reprogramación, algo que había sido uno de los mayores desafíos en la generación de espermatozoides y óvulos humanos en el laboratorio, dice. “Todavía queda mucho trabajo por hacer y se necesita un tiempo considerable para abordar estos desafíos”, coincide Fan Guo, epigenetista reproductiva del Instituto de Zoología de la Academia China de Ciencias en Beijing.
Cultivar espermatozoides y óvulos humanos en el laboratorio ofrecería esperanza a algunas parejas que luchan contra la infertilidad. También proporcionaría una manera de editar secuencias de ADN que causan enfermedades en espermatozoides y óvulos, evitando algunas de las complicaciones técnicas de realizar dichas ediciones en embriones. Y comprender cómo se desarrollan los óvulos y los espermatozoides puede brindar a los investigadores información sobre algunas causas de la infertilidad.
Pero además de su dificultad técnica, cultivar óvulos y espermatozoides en una placa (lo que se denomina gametogénesis in vitro) plantearía importantes cuestiones sociales y éticas. La modificación genética para prevenir enfermedades, por ejemplo, podría conducir a una mejora genética para potenciar rasgos asociados con la inteligencia o el atletismo.
La reprogramación epigenética es clave para la formación de células reproductivas; sin ella, las células primordiales que eventualmente darían origen a los espermatozoides y los óvulos dejan de desarrollarse. Además, el epigenoma afecta la actividad genética, ayudando a las células con secuencias de ADN idénticas a adquirir identidades únicas. El epigenoma ayuda a diferenciar una célula cerebral, por ejemplo, de una célula hepática.
Los investigadores saben cómo cultivar óvulos y esperma de ratón utilizando células similares a células madre generadas a partir de la piel. Pero los protocolos utilizados no funcionan en células humanas: “Existe una gran brecha entre los ratones y los humanos”, afirma Saitou. Entonces Saitou y sus colegas comenzaron una ardua búsqueda de una forma de controlar la reprogramación epigenética en las células humanas. Descubrieron que una proteína llamada BMP2 era esencial para este paso y que agregarla a sus cultivos promovía la reprogramación epigenética. Las células cultivadas en este cultivo pudieron avanzar un paso más en su desarrollo que las células en cultivos sin BMP2 añadida. Después de la reprogramación epigenética, el desarrollo de las células se detuvo nuevamente.
Los investigadores analizaron cuidadosamente las marcas epigenéticas en sus células cultivadas en laboratorio y descubrieron que, aunque muchas de estas huellas habían sido borradas, algunas permanecían. Esto significa que la reprogramación podría ser incompleta, lo que podría tener graves consecuencias si dichas células se utilizaran para la reproducción. “Si la impronta en incluso un gen es aberrante, eso podría provocar enfermedades”, dice Saitou.
Es importante tener en cuenta estas advertencias, afirma: el campo de la gametogénesis in vitro está avanzando rápidamente, y estos resultados, junto con otros avances de los últimos años, podrían alimentar especulaciones y afirmaciones falsas de que una solución está a la vuelta de la esquina.
Ledford H. Lab-grown sperm and eggs: ‘epigenetic’ reset in human cells paves the way. Nature. doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-01404-x
Murase, Y. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-024-07526-6 (2024).
