El microbioma del esperma, al descubierto gracias a la secuenciación del ARN

Un nuevo estudio presenta por primera vez una descripción detallada del microbioma del esperma humano, utilizando nuevas técnicas de secuenciación del ARN capaces de discriminar entre el ARN del esperma y el de la contaminación o colonización bacteriana.

El estudio, publicado en la revista Journal of Assisted Reproduction and Genetics en enero de 2020, muestra que la secuenciación de ARN no dirigida tiene el potencial de identificar la presencia de infección, así como de detectar la presencia de espermatozoides. Por lo tanto, esto podría ofrecer oportunidades para una atención mejor y más personalizada, durante una evaluación rutinaria de las personas infértiles.

Ilustración 3D de esperma. Rost9 / Shutterstock

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¿Qué es la secuenciación del ARN?

La secuenciación del ARN es una técnica genética en la que la cantidad de ARN y las secuencias se encuentran utilizando técnicas de secuenciación de nueva generación (NGS). Se trata básicamente de una exploración del transcriptoma, la suma de todo el ARN transcrito a partir del ADN, incluidos el ARNm, el ARNt y el ARNr. Esto ayuda a vincular la información del ADN, o expresión génica, con las proteínas reales sintetizadas, que determinan la función celular real. Muestra el nivel de actividad génica en la muestra analizada: qué genes se transcriben realmente, a qué nivel y en qué periodo de la actividad celular. Esto es de gran ayuda para averiguar cómo funciona la célula, qué proteínas se activan en diferentes etapas y para diferentes propósitos, y algunos de los cambios que acompañan o preceden a las enfermedades. Existen varias técnicas basadas en la secuenciación del ARN, como el perfil transcripcional, la identificación de SNP, la edición del ARN y el análisis diferencial de la expresión génica.

La secuenciación del ARN es superior a la del ADN porque capta mejor la forma real de expresión de los datos genéticos. Por ejemplo, puede ayudar a entender qué hace un gen desconocido mostrando en qué tejidos está activo. Muestra cómo un único gen puede dar lugar a dos o más secuencias de ARN diferentes mediante mecanismos como el splicing alternativo, un descubrimiento imposible con la secuenciación del ADN. También puede mostrar cómo se procesa el ARN para producir moléculas con funciones diferentes, como la adición de una cadena de poliadenilo o un 5'cap.

Originalmente basada en la secuenciación Sanger, la secuenciación del ARN era lenta, costosa y poco fiable, aunque el método Sanger fue una innovación increíble para su época. Solo con el desarrollo de nuevas tecnologías como la NGS, la secuenciación del ARN ha pasado a ser viable en la práctica y extremadamente útil.

NGS es un término genérico que engloba múltiples tecnologías de secuenciación de alto rendimiento que pueden secuenciar ADN y ARN de forma fácil, precisa y económica.

El estudio

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El estudio se llevó a cabo en colaboración entre la Facultad de Medicina de la Universidad Estatal de Wayne, el Centro de Fertilidad CReATe y la Universidad de Massachusetts Amherst.

El objetivo del estudio era averiguar si la secuenciación de ARN no dirigida era lo suficientemente sensible y específica como para detectar la presencia de microbios, una tarea que las técnicas actuales que utilizan cultivos dirigidos son incapaces de realizar. Los investigadores tomaron 85 muestras de semen y extrajeron el ARN de los espermatozoides. A continuación lo secuenciaron utilizando su tecnología mejorada. Las secuencias de ARN que no formaban parte del genoma humano se emparejaron con genes microbianos. Estas lecturas se utilizaron para crear una imagen de los microbios presentes en cada muestra de semen.

Los resultados

Descubrieron que todas las muestras mostraban niveles similares de bacterias que normalmente se encuentran en el aparato reproductor masculino. Éstas proceden de 11 géneros y forman parte de 4 filos. Sólo se encontró una excepción, que era bastante diferente de todas las demás lecturas microbianas.

En concreto, este espécimen albergaba un gran número de bacterias de las especies Streptococcus agalactiae y S. dysgalactiae. S. agalactiae es una especie bacteriana relacionada con muchas infecciones neonatales, así como con infecciones que se producen durante el embarazo y después del parto. También es la causa de muchas muertes entre los bebés nacidos prematuramente. Además, también provoca infecciones graves en pacientes adultos de edad avanzada. Por lo tanto, la presencia de esta bacteria en el esperma es motivo de gran preocupación.

Implicaciones

En la actualidad, la presencia de microbios en los órganos reproductores masculinos se diagnostica mediante técnicas de cultivo. Sin embargo, la mayoría de los microbios que suelen infectar este tracto son exigentes en sus requisitos de cultivo, lo que significa que no pueden cultivarse en las condiciones habituales de laboratorio.

Por otro lado, la secuenciación del ARN es una técnica mucho más fiable y ahora más ampliamente disponible, que además es cada día más asequible. Es probable que el uso de esta tecnología proporcione una mejor idea de las bacterias y otros microbios que habitan en el cuerpo humano. Los investigadores afirman: "Demostramos que la secuenciación no dirigida del ARN del esperma humano tiene el potencial de proporcionar un perfil de microorganismos (bacterias, virus, arqueas). Esta información se recuperó de los datos típicamente desechados como parte de la secuenciación rutinaria de ácidos nucleicos."

El cuadro clínico muestra que las infecciones por S. agalactiae van en aumento y son más graves que antes. Otros microbios también están causando infecciones más frecuentes en recién nacidos y adultos. En esta situación, afirma el investigador Stephen Krawetz, "los datos de secuenciación del ARN del esperma humano no dirigido pueden, además de proporcionar el estado de fertilidad, resultar útiles como diagnóstico del estado microbiano."