Una investigación de la UTSA podría ayudar a resolver los problemas genéticos de la fertilidad masculina

Reviewed by James Ives, M.Psych. (Editor) Nov 7 2018

Millones de parejas con problemas para concebir pueden verse aliviadas por una nueva investigación dirigida por científicos de la Universidad de Texas en San Antonio. Los investigadores han desarrollado un mapa genético de alta resolución que muestra cómo producen espermatozoides los hombres. Su trabajo podría ayudar a resolver los problemas de fertilidad masculina de origen genético, una de las principales causas de los problemas de concepción.

Los hallazgos de los investigadores revelan información detallada sobre los genes que se activan o desactivan en las células madre que acaban convirtiéndose en espermatozoides. Estos datos podrían dar a los médicos una visión crucial del desarrollo de los espermatozoides en un paciente, una perspectiva de la que se carecía hasta ahora.

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Brian Hermann, investigador de la UTSA, afirma que los nuevos conocimientos podrían cambiar las reglas del juego a la hora de descubrir qué puede fallar en los hombres que sufren infertilidad.

"Adoptamos un enfoque nuevo y vanguardista hasta el nivel de las células individuales para comprender todos los cambios en los genes que se utilizan para fabricar espermatozoides en los testículos. Esto no era posible hasta ahora e impide avanzar hacia una cura de la infertilidad masculina", explica Hermann, profesor de biología y director del Núcleo de Genómica de la UTSA.

Los resultados aparecen en la edición del 6 de noviembre de la revista científica Cell Reports. Los profesores Hermann y John R. McCarrey dirigieron el grupo, en el que participaron investigadores de la UTSA y de todo el país.

Juntos, el equipo construyó una completa biblioteca digital de los tipos celulares necesarios para la producción de esperma en ratones y hombres. Examinaron más de 62.000 células e identificaron 11 perfiles diferentes de expresión génica; su trabajo descubrió incluso células raras y nuevas de las que se tenían pocos datos. La investigación, que comenzó a principios de 2014, contó con el apoyo de la Fundación Kleberg, la Fundación Hurd y los Institutos Nacionales de Salud (NIH).

Según los NIH, los problemas de reproducción en los varones contribuyen al menos a la mitad de los casos de infertilidad entre las parejas. Muchos casos de infertilidad masculina se tratan con medicación. Algunos incluso requieren intervenciones quirúrgicas. Sin embargo, en casi la mitad de estos casos se desconocen las causas de la infertilidad masculina.

La hoja de ruta digital de la UTSA se construyó utilizando la secuenciación de genes expresados en células germinales. Los investigadores utilizaron máquinas de alta tecnología que permiten a los científicos examinar decenas de miles de células individuales y producir la biblioteca de genes expresados en cada célula en uno o dos días. El método también empleó bioinformática de vanguardia, análisis de datos que descodifican los datos de expresión génica generados a partir de las células.

El enfoque individualizado de la UTSA para perfilar la expresión génica a nivel unicelular es lo que hace que este trabajo sea diferente. Los métodos anteriores se han basado en el análisis de grupos de células, pero cuando se agrupan en experimentos, las diferencias entre las células individuales se promedian y, por tanto, quedan oscurecidas. De ahí que el nuevo método de la UTSA proporcione datos importantes que pueden ayudar a descubrir la biología subyacente a la producción de espermatozoides y lo que puede fallar en los hombres que sufren infertilidad.

"Así es como encontramos las agujas en el pajar", explica Hermann. "Antes no podíamos separar las distintas células con funciones diferentes, así que para entender exactamente en qué se diferencian, nos fijamos en células individuales, en lugar de la forma típica de cogerlas todas en bloque como grupo".

La nueva biblioteca digital de expresión génica de la UTSA ofrece muchas aplicaciones científicas. Podría ayudar a mejorar los diagnósticos clínicos en hombres con infertilidad porque sus "firmas" de expresión génica serán diferentes a las de los hombres normales ahora descritos en esta nueva base de datos. El recurso de la UTSA también puede proporcionar una base para ayudar a innovar la próxima generación de anticonceptivos masculinos e incluso para desarrollar potencialmente esperma fuera del cuerpo.

Los investigadores confían en que la metodología pueda aplicarse también a otros procesos biológicos del organismo con el fin de descubrir nueva información en la que basar enfoques novedosos para diagnosticar, tratar o prevenir una amplia variedad de enfermedades.

"Durante décadas se ha soñado con tomar las células más primitivas del testículo y convertirlas en espermatozoides en una placa de Petri, pero nunca ha funcionado", afirma Hermann, "si alguien va a generar espermatozoides en una placa, querría saber cómo de parecidas son esas células a las que se producen de forma natural en el organismo. Los datos que hemos generado ahora proporcionan una biblioteca de referencia para comparar".