Un equipo de investigadores ha utilizado ingeniería de células madre embrionarias para crear un ratón bipaternal —un ratón con dos progenitores masculinos— que vivió hasta la edad adulta. Sus resultados, publicados en la revista Cell Stem Cell, muestran cómo la selección de un conjunto concreto de genes implicados en la reproducción permitió este avance en la reproducción unisexual en mamíferos.
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Lluís Montoliu - ratones 2 padres
Lluís Montoliu
Investigador en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) y en el CIBERER-ISCIII
A principios de marzo de 2023, en el centro de investigación Francis Crick de Londres, durante la Tercera Cumbre Internacional sobre la Edición Genética en Humanos, un investigador japonés, Katsuhiko Hayashi, dejó boquiabiertos y sin aliento a los asistentes al contar cómo había conseguido generar ratones solamente con contribución paterna. En efecto, este científico había descubierto un procedimiento complejo y muy sofisticado para convertir células troncales pluripotentes (embrionarias o inducibles) masculinas en femeninas. De forma breve, Hayashi aprovechaba un evento rarísimo que ocurría al mantener esas células en cultivo (la pérdida espontánea del cromosoma Y) para rescatar esas células y promover experimentalmente la duplicación del cromosoma X. Con ello conseguía convertir una célula troncal masculina (XY) en femenina (XX). Y a partir de estas últimas procedía a diferenciarlas hacia células ováricas para acabar obteniendo óvulos (¡que provenían de células masculinas!). Estos óvulos podían usarse para una fecundación in vitro (FIV) con esperma de otro ratón macho y así obtener embriones, que se gestan en una ratona y dan lugar a ratoncitos aparentemente normales y fértiles, cuyo padre y madre son dos ratones macho. Estos resultados sorprendentes se publicaron en Nature pocas semanas después. E incluso abrían la puerta a obtener ratones cuyo padre y madre fueran el mismo individuo, un ratón macho, que aportaría esperma normalmente y óvulos obtenidos a partir de, por ejemplo, células de su piel, para obtener embriones por FIV, aprovechando el hecho de que los ratones soportan de forma natural la consanguinidad máxima que implicaría este procedimiento.
Casi dos años después un equipo de investigadores chinos, liderados por Zhi-kun Li, Wei Li y Qi Zhou de la Academia China de Ciencias, vuelve a dejarnos boquiabiertos con un procedimiento análogo para obtener ratones a partir de dos ratones macho. Qi Zhou es un investigador que ha liderado muchos avances espectaculares en procedimientos de reproducción asistida, de transgénesis, de clonación y de edición genética en ratones y en primates no humanos. Sin embargo, estos investigadores han optado por una ruta totalmente diferente para llegar al mismo resultado: conseguir que dos ratones macho sean los progenitores de un ratoncito, producido sin intervención biológica materna, más allá de seguir necesitando una ratona para gestar los embriones así generados. El resultado se ha publicado en la revista Cell Stem Cell.
Este nuevo procedimiento desarrollado por Li y colaboradores es tan sofisticado, o más, como el anterior, diseñado por Hayashi. En este caso los investigadores se proponen combatir una de las barreras que impide obtener embriones de mamífero viables combinando dos gametos del mismo sexo (dos espermas o dos óvulos). Estos embriones no sobreviven de forma natural, dado que los mamíferos tenemos un sistema de control llamado impronta genómica que requiere que todo embrión derive de un gameto masculino (esperma) y un gameto femenino (óvulo) por la sencilla razón que hay genes en nuestro genoma que solo funcionan si se heredan de la madre y otros genes que solo se expresan si se heredan del padre. Y todos ellos son imprescindibles para sobrevivir.
El complejísimo protocolo que han diseñado estos investigadores empieza inyectando un espermatozoide en un óvulo enucleado (sin material genético), induciendo su desarrollo inicial hasta blastocistos solamente con la mitad del material genético necesario. Esto permite obtener células pluripotentes embrionarias llamadas células haploides (solamente tienen la mitad del genoma, les falta el genoma materno) y androgenéticas (derivadas de esperma). Estas células así obtenidas las cultivan el tiempo suficiente para escindir, gracias a usar las herramientas CRISPR de edición genética, las regiones del genoma sometidas a impronta genómica (nada menos que en veinte lugares del genoma). Eliminan así este mecanismo de control que tenemos los mamíferos. Finalmente, una de estas células haploides androgenéticas editadas la inyectan en otro óvulo enucleado junto con otro esperma normal. La célula inyectada hace el papel “materno” (aunque derivan de esperma) y el nuevo esperma inyectado hace el papel “paterno”. Llevan ese embrión de nuevo al estadio de blastocisto y obtienen de nuevo células pluripotentes embrionarias (ahora ya biparentales), que acaban finalmente inyectando en otro blastocisto tetraploide (obtenido experimentalmente con cuatro copias del genoma), que se usa habitualmente en embriología para garantizar el desarrollo de una placenta. Ese embrión es gestado por una ratona y los ratoncitos que nacen derivan de dos espermas, de dos padres, sin la participación genética de óvulos, sin madre.
Sin embargo, no todo son éxitos en este procedimiento. Como reconocen sus propios autores los ratones que generan con este protocolo no son fértiles, y solo se pueden reproducir por clonación. Adicionalmente, más de la mitad de esos ratones biparentales paternos no sobreviven, mueren antes, no maduran adecuadamente ni llegan a la edad adulta. La explicación de estos problemas seguramente derive del procedimiento de edición con CRISPR usado para eliminar la impronta genómica, muy arriesgado, que no se realiza de forma óptima y genera alteraciones imprevistas. En otro estudio anterior el mismo equipo investigador había demostrado que ratones biparentales maternos (dos madres, sin padre) eran fértiles y sobrevivían más tiempo que los biparentales paternos (dos padres, sin madre), que morían, todos, poco después del nacimiento. En este nuevo artículo que ahora publican han mejorado estos resultados, aunque todavía de forma parcial.
Estos son estudios experimentales realizados con embriones de ratón. ¿Pero cuál podría ser su trascendencia e impacto si alguna vez estas técnicas mejoran tanto que permiten ser empleadas, con seguridad, en la producción de embriones humanos? De ser posible (que ahora todavía no lo es) promoverían una verdadera revolución en las clínicas de reproducción asistida. Por ejemplo, las parejas de hombres homosexuales podrían ser, los dos, padres biológicos de sus hijos. Uno de ellos aportaría el esperma y el otro miembro de la pareja aportaría células troncales pluripotentes que, siguiendo alguno de los dos procedimientos (el del equipo japonés o el del equipo chino) acabaría produciendo óvulos que podrían ser fecundados in vitro y gestados por una mujer mediante gestación subrogada o vientres de alquiler, algo que es ilegal en nuestro país pero que está permitido en otros países. En estos momentos una pareja de homosexuales masculinos si quiere tener hijos biológicos debe decidir quién de los dos aporta el esperma que se usará para fecundar un óvulo de una donante. En la actualidad los hijos que nacen son solamente biológicos de uno de los dos miembros de la pareja.
De forma similar, una pareja homosexual femenina podría también tener hijos biológicos con aportación de las dos mujeres si una de ellas aporta óvulos y la otra aporta células troncales pluripotentes que acaban produciendo esperma (siguiendo el procedimiento desarrollado por el equipo chino). Cualquiera de las dos mujeres podría gestar el embrión así obtenido y los hijos que nacieran serían biológicos de las dos.
Y, si dejamos volar la imaginación, suponiendo (lo cual es mucho suponer) que lográramos superar la consanguinidad máxima, que es viable en ratones, pero no en humanos, tanto hombres como mujeres, de forma individual, como familias monoparentales, podrían tener hijos cuya dotación genética solamente provendría de ellos o ellas mismas. Un hombre podría aportar esperma, de forma natural, y a partir de células de su piel acabar derivando óvulos que se fecundarían con su propio esperma. El embrión resultante sería gestado por una mujer y el hijo nacido tendría como padre y madre ese mismo hombre. De forma similar, una mujer podría aportar óvulos y, a partir de células de su piel, acabar desarrollando en el laboratorio esperma, que se usaría para fecundar sus propios óvulos. El embrión resultante lo podría gestar ella misma y el hijo que naciera tendría por padre y madre esa misma mujer.
Por el momento todas estas aplicaciones en reproducción asistida humana siguen siendo ciencia ficción, porque todavía no son técnicamente posibles y sería imprudente intentar implementarlas. Pero, asumiendo que todos estos protocolos serán optimizados y que llegará un día que podamos plantearnos si queremos, o no, ofertarlos en las clínicas de reproducción asistida, creo que es importante reflexionar sobre ello, para preguntarnos cuáles de estas técnicas estaríamos dispuestos, como sociedad, a aceptar éticamente, a aprobar legalmente.
- Artículo de investigación
- Revisado por pares
- Animales
Li et al.
- Artículo de investigación
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