Nuevas investigaciones sobre la infertilidad masculina

La infertilidad masculina va en aumento, y en las dos últimas décadas se ha producido una importante disminución de la cantidad y la calidad de los espermatozoides en toda la población humana. La razón de ello no se conoce bien, pero los científicos sospechan que la espermatogénesis -el proceso por el que se desarrollan los espermatozoides- es una pieza crucial en este rompecabezas.

Paula Cohen, catedrática de genética de la Facultad de Medicina Veterinaria (CVM) y vicerrectora asociada de ciencias de la vida de Cornell, dirige un esfuerzo para resolver este rompecabezas. Gracias a una subvención multiinstitucional de ocho años y 8 millones de dólares concedida por el Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano de los Institutos Nacionales de Salud, Cohen y sus colaboradores desentrañarán el complejo reglamento genético de la producción de esperma, al tiempo que buscarán las causas ocultas de infertilidad relacionadas con la espermatogénesis.

Como director del Centro de Genómica Reproductiva, Cohen reúne a los expertos científicos de Cornell en materia de salud reproductiva y fertilidad, y hace hincapié en los mecanismos genéticos y epigenéticos que conducen a la producción saludable de óvulos y espermatozoides.

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Esta beca abordará las cuestiones de la espermatogénesis en tres fases: Regulación del ARN; investigación del ARN "basura"; y seguimiento de las modificaciones del ARN. El proyecto también tiene un elemento de divulgación educativa para el K-12.

La investigación recientemente financiada se basa en décadas de ciencia reproductiva de vanguardia en Cornell, así como en el liderazgo del Dr. Cohen del exitoso Centro de Genómica Reproductiva del campus. El nuevo premio de los NIH apoyará varios proyectos de investigación básica y clínica apasionantes que son muy prometedores para el avance de la salud reproductiva humana".

Robert Weiss, decano asociado de investigación y formación de posgrado en el CVM

Regulación del ARN

Cohen y Charles Danko, catedrático asociado Robert N. Noyce en Ciencias de la Vida y Tecnología y miembro del Instituto Baker de Salud Animal, dirigen la primera parte de la subvención, destinada a comprender cómo se regula el ARN durante la espermatogénesis. Esto incluye cómo se producen ciertos ARN en determinados momentos y qué puede ocurrir si no se crean en el orden correcto, o no se crean en absoluto.

"La espermatogénesis es un proceso asombroso", dijo Cohen. "Hay muchos pasos que la célula debe seguir, y cada paso tiene un programa genético muy diferente".

Debido a que los espermatozoides tienen tanta acción genética en un periodo de tiempo tan corto, son el sujeto de prueba perfecto para entender mejor cómo se regula el ARN en general. "En términos de regulación, lo que pasa un espermatozoide es fenomenal", dice Cohen. "Si queremos entender mejor estos procesos, el espermatozoide es un sistema realmente fascinante para usar".

Investigar el ARN "basura

Una vez que los ARN se fabrican en el espermatozoide, queda por saber cómo se comportan y adónde van. Para esta parte del misterio, John Schimenti, profesor de genética, y Andrew Grimson, profesor asociado de biología molecular y genética (ambos en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida), colaborarán para desentrañar estas cuestiones. Trabajarán con la Dra. Kathleen Hwang, uróloga de la Facultad de Medicina de la Universidad de Pittsburgh.

En concreto, examinarán una misteriosa porción del ARN mensajero (ARNm) conocida como región no traducida de tres primos (3'-UTR), una "cola" al final de la cadena de ARNm que durante mucho tiempo se consideró ARN "basura". Los estudios han demostrado que, de hecho, se sospecha que la 3'-UTR es el manual de instrucciones del ARNm.

Los científicos ya han descubierto que los espermatozoides tienen una gran variación en la longitud de sus colas 3'-UTR, pero nadie sabe exactamente a qué se debe esta variación: "Hay algunas pruebas de que la longitud 3'-UTR puede afectar a la infertilidad", afirma Cohen.

Seguimiento de las modificaciones del ARN

Con la ayuda de Schimenti, Grimson y Hwang para identificar los posibles defectos de las 3'-UTR, una rama adicional de la subvención estudiará cuál podría ser la causa de esos defectos. Este proyecto está dirigido por el Dr. Samie Jaffrey, catedrático de farmacología Greenberg-Starr en Weill Cornell Medicine. Jaffrey es un experto en epitranscriptómica, una nueva rama de la epigenética que estudia las modificaciones que pueden afectar al ARN y su funcionamiento.

Esto abre una enorme lata de gusanos", dice Cohen, "si se alteran estas proteínas lectoras, escritoras y borradoras del ARN, todas ellas pueden provocar infertilidad en los ratones, y son realmente importantes para la espermatogénesis. En el futuro, si supiéramos que hay ciertas modificaciones del ARN que causan infertilidad en los hombres, podríamos detectarlas."

En última instancia, cuando la beca concluya, Cohen y sus colegas habrán descubierto nuevos conocimientos sobre el desarrollo de los espermatozoides, lo que a su vez arrojará luz sobre muchos problemas cruciales, como la infertilidad y la FIV.

"Todo lo que hacemos aquí", dijo, "se suma a nuestro arsenal para ayudar a los pacientes que intentan tener un bebé".