Investigadores desarrollan nuevo método para sexar esperma
Esperma de ratón que muestra la expresión TLR8 (rojo) y el núcleo (azul) Umehara et al., Universidad de Hiroshima
El cromosoma X de los mamíferos tiene muchos genes que el cromosoma Y no tiene— una característica que tiene implicaciones especiales para los espermatozoides, y también para los científicos.
El cromosoma X del ratón lleva dos receptores de proteínas que, cuando se activan con una sustancia química, hacen que los espermatozoides portadores de X sean más lentos y fáciles de separar de los espermatozoides portadores de Y. , ha encontrado un equipo de investigadores japoneses. Al clasificar los gametos con este método y permitirles fertilizar ovocitos in vitro, los científicos podrían generar selectivamente camadas de ratones con crías mayoritariamente hembras o machos, informan hoy (13 de agosto) en PLOS Biology. .
“Definitivamente es un trabajo excelente” comenta James Knight, un biólogo reproductivo de Virginia Tech que no participó en el estudio. «Toda la metodología que están describiendo, dada la precisión de separar los espermatozoides portadores de X e Y, tiene una gran aplicabilidad para varios…
El biólogo reproductivo Masayuki Shimada de la Universidad de Hiroshima y sus colegas inicialmente comenzó la investigación para comprender mejor las diferencias genéticas entre los espermatozoides portadores de X e Y y si podrían explicar las diferencias en la movilidad de los espermatozoides portadores de X e Y, que investigadores anteriores han observado en condiciones in vitro específicas.
Según los datos de secuenciación de ARN del equipo, los espermatozoides de ratón portan 492 genes en el cromosoma X, pero solo 15 genes en el Y. Entre los expresados en el X, el equipo se interesó en dos que codifican receptores celulares, el Toll receptores tipo TLR (TLR) 7 y 8. La familia de proteínas TLR desempeña un papel importante en el reconocimiento de patógenos como bacterias y virus. Además, el grupo de Shimadas descubrió previamente que, cuando se estimulan, ciertos receptores TLR TLR2 y TLR4, codificados en cromosomas no relacionados con el sexo, interfieren con el movimiento de los espermatozoides.
No creo que la clasificación de los espermatozoides se haga cargo de la selección de embriones. como la forma de hacerlo.
Louise King, Escuela de Medicina de Harvard
Al teñir testículos de ratón con anticuerpos que se dirigen a TLR7 y TLR8, los investigadores confirmaron que se expresaban en X- pero no en Y- teniendo esperma. Esta característica fue interesante para Shimada, porque los productos de la mayoría de los genes ligados al cromosoma X que se expresan en los espermatozoides se comparten con los espermatozoides portadores de Y porque los gametos se conectan a través de un puente intracelular a medida que se desarrollan. TLR7 y TLR8 parecen expresarse después de que se pierde el puente, por lo que podrían revelar diferencias funcionales entre los espermatozoides X e Y, explica Shimada.
Para investigar esta posibilidad, el equipo incubó los espermatozoides con resiquimod, un anti -medicamento viral que activa ambos receptores. Normalmente, todos los espermatozoides normalmente nadan hacia arriba cuando están en un tubo. Pero con el tratamiento, hubo significativamente menos espermatozoides con X en la parte superior del tubo, lo que sugiere que simplemente eran más lentos. La velocidad de motilidad lineal [de los espermatozoides portadores de X] se redujo a menos de la mitad, escribe Shimada a The Scientist.
El equipo luego investigó por qué resiquimod tenía este efecto. Descubrieron que los niveles de ATP cayeron drásticamente en los espermatozoides portadores de X tratados. Otros experimentos revelaron que la activación de fármacos de TLR8 suprime la actividad mitocondrial en la parte media del esperma y su estimulación de TLR7 suprime las enzimas que regulan el proceso de producción de energía de la glucólisis en la cola. Esto deja a los espermatozoides portadores de X con menos energía, señalan los investigadores.
Esta es la primera vez que se identifican los receptores tipo Toll 7 y 8 para esta función, dice Knight. Por lo general, se les considera como la mayoría de los receptores tipo Toll, es decir, en la mediación de varias respuestas inmunitarias. Así que este es sin duda un hallazgo novedoso, dice.
Para ver si el resiquimod podría usarse para separar los espermatozoides por sexo, el equipo recolectó las capas superior e inferior de los espermatozoides del tubo de ensayo después del tratamiento, permitió los gametos para fertilizar ovocitos de ratón in vitro e implantaron los embriones resultantes en ratones. Usando esperma de la capa superior, obtuvieron 77 embriones de blastocisto, el 83 por ciento de los cuales dieron como resultado crías macho. El esperma de la capa inferior produjo 83 embriones, el 81 por ciento de los cuales eran hembras.
Selección por sexo en el ganado y en la clínica
Shimada dice que cree que su método de sexado de esperma podría ser más barato y más rápido que los métodos utilizados actualmente para sexar espermatozoides de mamíferos. Una técnica dominante es la tecnología Beltsville Sperm Sexing, desarrollada en la década de 1980, en la que el semen se trata con un tinte fluorescente que se une al ADN. Dado que el cromosoma X es más grande que el Y, absorbe más colorante y presenta una fluorescencia más intensa bajo la luz ultravioleta que los espermatozoides portadores de Y, lo que permite aislar los espermatozoides portadores de X mediante citometría de flujo.
La tecnología basada en citometría de flujo requiere una pieza de equipo bastante costosa y requiere algo de experiencia para su funcionamiento, dice Knight. Él ve varias ventajas de costo y eficiencia en el método Shimadas, señalando que tiene precisiones comparables en la clasificación de esperma como las tecnologías convencionales.
La clasificación de esperma tiene varias aplicaciones en el sector ganadero, particularmente para la industria del ganado lechero donde es para reducir el número de terneros machos producidos. Los machos que podrían nacer terminarán básicamente como terneros, dice Knight, lo cual es problemático porque son menos valiosos para la producción lechera, y su sacrificio a una edad temprana plantea cuestiones éticas.
Shimada y Knight sugieren que la investigación podría ser relevante para elegir el sexo antes de la FIV en humanos. Sin embargo, Louise King, obstetra-ginecóloga y bioética médica de la Escuela de Medicina de Harvard, advierte que la tecnología de clasificación de espermatozoides ya se ha probado en la FIV humana, para padres con riesgo de tener hijos con trastornos relacionados con el sexo, así como para aquellos que desean elegir el sexo de sus hijos. No fue particularmente exitoso comercialmente porque la tasa de éxito no fue lo suficientemente buena, dice ella. Un estudio de 2014, por ejemplo, que probó la eficacia de la clasificación por citometría de flujo para influir en el sexo de un niño encontró que después de la clasificación de esperma, el 94 % eran mujeres cuando se seleccionaron para ese sexo y el 85 % eran hombres cuando se eligió ese sexo.</p
Esa tasa de éxito a menudo no es atractiva para las familias que se toman la molestia de elegir el sexo de su hijo, dado que tienen otra opción que es 100 por ciento efectiva, dice King. Las clínicas de FIV en los EE. UU. que ofrecen selección de sexo lo hacen creando una cantidad de embriones y eligiendo el embrión que tiene el sexo deseado. No creo que la clasificación de espermatozoides se haga cargo de la selección de embriones como la forma de hacerlo, dice ella.
Si es ético tomar esa decisión, para empezar, es otra cuestión, dice King. La Sociedad Estadounidense de Medicina Reproductiva considera que la selección de sexo para fines no médicos es éticamente controvertida y alienta a las clínicas a desarrollar sus propias políticas, aunque la práctica no está permitida en la mayoría de los países europeos.
T. Umehara et al., La activación del receptor tipo Toll 7/8 codificado por el cromosoma X altera la motilidad de los espermatozoides y proporciona una nueva tecnología simple para determinar el sexo de los espermatozoides,Biología PLOS, 17(8):e3000398, 2019.
Katarina Zimmer  Es un periodista independiente residente en Nueva York. Encuéntrela en Twitter @katarinazimmer.
Corrección (15 de agosto): nos referimos incorrectamente a la técnica de Beltsville como técnica de Beltsfield. El científico lamenta el error.
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