La empresa Paterna Biosciences, con sede en Utah, afirma haber cultivado con éxito espermatozoides humanos funcionales en un laboratorio y haberlos utilizado para crear embriones de aspecto visiblemente saludable. Esta técnica podría ayudar en el futuro a hombres con ciertos tipos de infertilidad a tener hijos biológicos. Los hallazgos aún no se han publicado en una revista revisada por pares ni se han verificado de forma independiente. WIRED es el primero en informar sobre este avance.
Qué propone Paterna Biosciences
El proceso consiste en aislar células madre productoras de esperma del tejido testicular y estimular su diferenciación en espermatozoides maduros en una placa de cultivo. Los científicos llevan casi un siglo intentando producir esperma fuera del cuerpo, un método conocido como espermatogénesis in vitro. Un equipo japonés fue el primero en producir esperma viable de ratón en el laboratorio en 2011, pero la producción de esperma humano ha resultado ser una tarea más compleja.
Otra empresa de biotecnología, Kallistem en Francia, afirmó haber logrado la espermatogénesis in vitro en 2015, pero algunos investigadores externos cuestionaron si los espermatozoides estaban completamente desarrollados, y la empresa no demostró que los espermatozoides fueran capaces de fertilizar óvulos.
El proceso de maduración de las células madre formadoras de espermatozoides en el cuerpo dura poco más de dos meses y consta de varias etapas. Tras su producción en los túbulos de los testículos, las células madre se producen mediante meiosis, dividiéndose para crear células con 23 cromosomas. En esta etapa, los espermatozoides también desarrollan la cola y la cabeza necesarias para nadar. Posteriormente, se desplazan a otra parte de los testículos, donde adquieren la capacidad de nadar. Un conducto llamado conducto deferente los transporta y los libera en el eyaculado.
«Existen mecanismos de control muy estrictos en cada una de esas etapas. Hemos descifrado las instrucciones necesarias para enseñar a estas células madre a convertirse en espermatozoides maduros y normales», afirma Alexander Pastuszak, CEO y cofundador de Paterna, quien también es urólogo certificado y profesor asociado de cirugía en la Facultad de Medicina de la Universidad de Utah.
Paterna inicialmente probó si los túbulos testiculares donde maduran los espermatozoides podían cultivarse en el laboratorio y utilizarse para obtenerlos, pero descubrió que no era el mejor método. Finalmente, la empresa encontró una manera de cultivar las células madre formadoras de espermatozoides en una placa de cultivo e inducir su diferenciación. El equipo utilizó biología computacional para predecir las señales moleculares clave en cada etapa del proceso de formación de espermatozoides. Posteriormente, probaron diversas combinaciones de moléculas para inducir cada una de estas etapas hasta dar con la combinación óptima.
«Esto es importantísimo. Antes no se entendía, o nunca se había descubierto, qué factores de crecimiento hay que suministrar a estas células para que se conviertan en espermatozoides maduros. Al parecer, ya han identificado estas sustancias», afirma Larry Lipshultz, profesor de urología en el Baylor College of Medicine, quien no participa en el estudio de Paterna.
Alejandro Chávez Badiola y un equipo especializado han desarrollado un sistema de fertilización in vitro con IA y robots que automatiza el laboratorio, busca eliminar la variabilidad humana y podría hacer los tratamientos más precisos, accesibles y eficientes.
Generar esperma en el laboratorio ha sido un reto en el campo de la fertilidad
Aproximadamente la mitad de los casos de infertilidad están relacionados con factores masculinos, como un bajo recuento de espermatozoides, una forma anormal del esperma o espermatozoides con poca movilidad. Entre el 10 y el 15% de los hombres infértiles presentan una ausencia total de esperma en el eyaculado y tienen pocas o ninguna opción para tener hijos biológicos. Este es el grupo al que Paterna espera ayudar inicialmente. Si bien no producen esperma, estos hombres parecen tener las células madre que dan origen a los espermatozoides, afirma Pastuszak.
Las investigaciones de Paterna y otros autores sugieren que no son las células madre las que están defectuosas, sino el microambiente circundante, que incluye células de apoyo. Al imitar un entorno sano en el laboratorio, Pastuszak cree que la empresa puede producir espermatozoides sanos.
