El descubrimiento de la fecundación revela el papel del óvulo y abre la vía a un nuevo anticonceptivo

Revisado por Kate Anderton, licenciada en ciencias (editora) 13 nov 2019

Un descubrimiento inesperado de la Facultad de Medicina de la Universidad de Virginia sobre la fecundación revela nuevos conocimientos sobre la fusión del espermatozoide y el óvulo y podría tener importantes implicaciones para las parejas que luchan contra la infertilidad, además de conducir a un futuro anticonceptivo masculino.

Este hallazgo podría aumentar la tasa de éxito de la fecundación in vitro y reducir su coste.

Un estudio revela que el ATP es clave en la ovulación y abre la vía a nuevos tratamientos de la infertilidad

El descubrimiento es prometedor para el desarrollo de un nuevo anticonceptivo no hormonal

Los expertos en infertilidad de la UVA están entusiasmados. Esto nos dice mucho sobre biología fundamental, pero creemos que también podría tener importantes aplicaciones clínicas."

Jeffrey J. Lysiak, doctor e investigador

El hallazgo replantea el papel del óvulo en el proceso de fecundación. La antigua noción del óvulo como socio pasivo para la entrada del espermatozoide queda descartada. En su lugar, los investigadores descubrieron que hay actores moleculares en la superficie del óvulo que se unen con una sustancia correspondiente en el espermatozoide para facilitar la fusión de los dos. "La biología de la escuela secundaria nos enseñó una versión muy centrada en el espermatozoide de la fertilización", dijo el investigador de la UVA Kodi Ravichandran, PhD. "Y ahora está muy claro que es un proceso dinámico en el que tanto el espermatozoide como el óvulo están igualmente y activamente involucrados en el objetivo biológico final de lograr la fertilización."

Aún no

está muerto

Los laboratorios de Ravichandran y Lysiak empezaron a colaborar hace unos años sobre cómo los espermatozoides inmaduros atraviesan etapas de desarrollo en los testículos. Durante sus estudios, observaron algo inusual. Algunos espermatozoides inmaduros que parecían estar muriendo no estaban muriendo: estaban vivos y sanos. Estos espermatozoides tenían un marcador molecular en su superficie que sugería que se trataba de una célula moribunda, y este marcador se hacía más fuerte a medida que el espermatozoide maduraba. "Al principio esto no tenía sentido", afirma Lysiak. "Tuvimos que hacer muchos experimentos para demostrar que, efectivamente, se trataba de espermatozoides vivos y móviles".

Resulta que este marcador de los espermatozoides, que suele indicar al organismo que elimine las células moribundas, se utiliza de forma diferente e importante durante la fecundación. Este marcador, la fosfatidilserina (PS), se mantiene normalmente en el interior de las células hasta que mueren, pero también se expone, de forma bastante deliberada, en espermatozoides sanos y vivos.

El óvulo, por su parte, expresa proteínas asociadas que se unen de forma específica y activa a la PS del espermatozoide. Este reconocimiento basado en PS, junto con otras interacciones, promueve la fusión espermatozoide-huevo. Enmascarar la PS del espermatozoide o impedir que los receptores del óvulo reconozcan al espermatozoide bloquea la fecundación con bastante eficacia.

Esto tiene varias implicaciones interesantes. En primer lugar, para las parejas que luchan contra la infertilidad, los médicos podrían algún día intentar mejorar la exposición de los PS en el esperma para favorecer las posibilidades de concepción. También podrían examinar el esperma de un hombre antes de la fecundación in vitro para seleccionar los espermatozoides con más probabilidades de embarazo. Esto podría ayudar a evitar la necesidad de múltiples intentos y reducir el coste que deben asumir las parejas.

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"Cuando los hombres se someten a pruebas de infertilidad, se les hace un análisis básico del semen, y el análisis actual se centra principalmente en el número de espermatozoides, si saben nadar y qué aspecto tienen", explica Lysiak, "pero no da mucha idea de la aptitud del espermatozoide para fecundar". Como parte de este trabajo, los grupos de Ravichandran y Lysiak también han diseñado una nueva prueba para determinar la aptitud del espermatozoide para la fecundación basándose en la exposición de PS.

En segundo lugar, los investigadores creen que encontrar una forma de enmascarar la fosfatidilserina en la cabeza del espermatozoide podría ser una forma potencial de anticoncepción. "Es una posibilidad muy probable", dijo Ravichandran. "Bloqueamos la fosfatidilserina de tres o cuatro formas distintas [en platos de laboratorio], y estamos gratamente sorprendidos de lo bien que bloquea la fusión espermatozoide-huevo".

Comprender la fecundación

Ravichandran, presidente del Departamento de Microbiología, Inmunología y Biología del Cáncer de la UVA, y Lysiak, del Departamento de Urología, planean explorar las cuestiones de ciencia básica relacionadas con la fecundación en sus laboratorios y las posibles aplicaciones terapéuticas a través de una empresa que han creado llamada PS-Fertility.

Señalaron que las apasionantes posibilidades son en gran medida un testimonio de la importancia de la investigación científica fundamental sobre cuestiones biológicas básicas: "La fecundación se estudia desde hace 100 años. Uno pensaría que ya habríamos descubierto algo tan fundamental como la fecundación", dijo Ravichandran, "pero las respuestas son, aunque sorprendentes, en realidad no. Todavía hay muchas cajas negras que no entendemos, y esto abre varias vías nuevas que seguir."

Tanto Ravichandran como Lysiak reconocieron la gran contribución de la investigadora Claudia M. Rival, PhD, ya que realizó gran parte del trabajo crítico de laboratorio.

Resultados de la fecundación publicados

Los investigadores han publicado sus resultados en la revista científica Nature Communications. Los autores del estudio fueron Rival, Wenhao Xu, Laura S. Shankman, Sho Morioka, Sanja Arandjelovic, Chang Sup Lee, Karen M. Wheeler, Ryan P. Smith, Lisa B. Haney, Brant E. Isakson, Scott Purcell, Lysiak y Ravichandran.

La investigación contó con el apoyo del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales de los Institutos Nacionales de la Salud, subvención GM064709, y del Centro de Limpieza Celular de la UVA. La Sociedad Americana del Cáncer, la Fundación Conmemorativa Mishima-Kaiun y la Fundación Kanae para la Promoción de la Ciencia Médica aportaron fondos adicionales. El proyecto también recibió financiación del Consejo Europeo de Investigación.