Esperma cultivado en laboratorio
ISTOCKPHOTO.COM, RAYCHELDEPPE
Por primera vez, los investigadores han producido crías de ratones sanos utilizando esperma derivado de células precursoras generadas in vitro. El logro fue posible gracias al desarrollo de un protocolo altamente eficiente para generar precursores de esperma a partir de células madre embrionarias de ratón.
La investigación, que aparece en línea hoy (4 de agosto) en Cell, podría abrir puertas para caracterizar mejor el proceso poco conocido del desarrollo de células germinales, así como sugerir posibles vías para el desarrollo de tratamientos de fertilidad.
“Esta es una historia fascinante, un recorrido técnico -fuerza,” dijo George Daley, biólogo de células madre en el Hospital Infantil de Boston, que no participó en el estudio. «Este estudio establece una nueva plataforma importante para investigar el desarrollo de los espermatozoides, lo que puede tener implicaciones para el desarrollo de anticonceptivos masculinos y conocimientos sobre la fertilidad en general».
Aunque las células germinales se diferencian para formar cada tipo de célula en el cuerpo y son…
Varios grupos han generado con éxito células germinales primordiales in vitro a partir de células madre embrionarias y pluripotentes inducidas, pero el cultivo resultante de células diferenciadas normalmente contenía solo un pequeño porcentaje de células germinales primordiales cuyas nunca se evaluó a fondo la función. En 2007, los científicos crearon un nuevo tipo de célula madre, derivada de un tejido embrionario temprano conocido como epiblasto, que genera las tres capas germinales del embrión. Dado que las células epiblásticas son las precursoras directas de las células germinales primordiales, los investigadores tenían la esperanza de que la nueva línea celular, denominada células madre epiblásticas (EpiSC), pudiera proporcionar una fuente in vitro más eficiente de células germinales. Desafortunadamente, las EpiSC han demostrado ser tan ineficientes como punto de partida como los otros tipos de células madre.
Cuando Mitinori Saitou, biólogo de células madre de la Universidad de Kyoto en Japón, quien dirigió el estudio actual, y sus colegas compararon Al comparar la expresión génica global de las células madre epiblásticas con la expresión en células epiblásticas reales de un embrión de ratón, descubrieron que, de hecho, eran bastante diferentes. Esto les llevó a buscar una línea celular de partida diferente, una que pudiera recapitular mejor la población de células epiblásticas que dan lugar a las células germinales primordiales en un embrión. En concreto, decidieron dar un paso atrás y cultivar las células madre embrionarias (ESC) más primitivas, que se derivan incluso antes del desarrollo embrionario.
Usando un cóctel específico de Activin A (ActA), un regulador de diferenciación y proliferación celular, factor de crecimiento de fibroblastos básico (bFGF) y reemplazo de suero knockout (KSR) como suplemento, los investigadores pudieron generar una población uniforme de células similares a epiblastos, con un perfil de expresión génica comparable a los epiblastos, en solo 2 dias A partir de ahí, los investigadores utilizaron un protocolo que habían establecido hace un par de años para diferenciar las células similares al epiblasto en un estado similar al de las células germinales primordiales. Finalmente, utilizando varios marcadores moleculares novedosos, los investigadores pudieron seleccionar las células que probablemente tendrían la capacidad de diferenciarse aún más en los precursores de los espermatozoides.
Para probar la funcionalidad de su población celular final, el Los investigadores inyectaron las células germinales primordiales en los testículos de ratones mutantes que carecían de células germinales y, por lo tanto, no podían producir esperma por sí mismos. Después de 8 a 10 semanas, extrajeron los testículos y, para su deleite, encontraron evidencia de espermatogénesis: engrosamiento de los tubos seminíferos que producían esperma. Finalmente, a través de la inseminación artificial de esos espermatozoides en hembras normales, los investigadores pudieron producir ratones bebés aparentemente sanos. Entonces, con respecto a la función de los espermatozoides, creo que son muy normales, dijo Saitou.
Parte de la emoción de este nuevo estudio es que ahora permite generar una cantidad mucho mayor de células germinales primordiales en cultura, dijo Peter Rugg-Gunn, biólogo de células madre del Instituto Babraham, Cambridge, Reino Unido. Esto realmente abrirá la posibilidad de una gran cantidad de ensayos adicionales que permitirán caracterizar las células germinales primordiales con mucho más detalle de lo que se podía lograr con los protocolos de diferenciación anteriores.
Un aspecto de las células germinales La biología que el nuevo protocolo puede informar, por ejemplo, es el misterioso proceso de reprogramación epigenética, dijo Saitou. Solo en las células germinales existe esta edición muy interesante de la información epigenética que da lugar a un cigoto totipotente.
Otros próximos pasos para los investigadores son repetir este experimento con la línea de células germinales femeninas, así como ampliar el protocolo para producir las células madre espermatogoniales que dan origen a los espermatozoides in vitro.
K. Hayashi, et. al., Reconstitución de la vía de especificación de células germinales de ratón en cultivo mediante células madre pluripotentes, Cell, 146: 1-14, 2011.
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