Hasta la década de 1950, los científicos se rascaban la cabeza tratando de entender por qué sus experimentos con óvulos y espermatozoides perfectamente sanos para desarrollar la fertilización in vitro (FIV) no tenían éxito.
por Anna Zarra Aldrich, Universidad de Connecticut
Luego hicieron un descubrimiento crucial: la capacitación de los espermatozoides.
María Gracia Gervasi, profesora adjunta de ciencia animal en la Facultad de Agricultura, Salud y Recursos Naturales, es experta en capacitación espermática y en la aplicación de tecnologías de reproducción asistida como la FIV en especies de roedores y bovinos. Forma parte de un equipo que recientemente desarrolló un nuevo método de capacitación espermática que hace que la FIV bovina sea más efectiva.
La capacitación de los espermatozoides es un conjunto de procesos que los espermatozoides de los mamíferos deben atravesar mientras están dentro del sistema reproductor femenino antes de poder fertilizar un óvulo.
Durante la capacitación, se activan una serie de vías moleculares que hacen que el espermatozoide se mueva de forma diferente, lo que se conoce como «movilidad hiperactiva». El espermatozoide necesita moverse de esta manera para penetrar con éxito en el óvulo y fecundarlo. También se producen cambios en la cabeza del espermatozoide que exponen la parte del espermatozoide que se fusiona con el óvulo durante la fecundación.
El descubrimiento de la capacitación permitió el desarrollo de la tecnología de FIV, revolucionando la reproducción humana y animal.
Gervasi forma parte de un grupo de colaboradores que publicaron sus hallazgos en Theriogenology . Claudia E. Osycka-Salut, investigadora del Instituto de Investigaciones Biotecnológicas (IIBio-UNSAM-CONICET), Buenos Aires, es la primera autora del artículo.
En el laboratorio anterior de Gervasi, trabajaron en un estudio que demostraba que el uso de un ionóforo de calcio (un tipo de sustancia química que se une a los iones y ayuda a transportarlos) mejoraba la capacitación de los espermatozoides en ratones. Esto la llevó a preguntarse si también funcionaría en especies bovinas.
Cuando se capacitan los espermatozoides bovinos en el laboratorio, los científicos los colocan en un medio que contiene calcio, bicarbonato, una proteína llamada albúmina sérica bovina y heparina.
«Todos estos componentes son necesarios para la capacitación espermática en especies bovinas y la FIV», dice Gervasi.
Cuando Gervasi y su equipo introdujeron el ionóforo de calcio, aumentaron los niveles de calcio en el medio, lo que provocó que los espermatozoides dejaran de moverse. Luego, cuando los investigadores eliminaron el calcio del medio, los espermatozoides comenzaron a moverse nuevamente con una motilidad hiperactiva, lo que indica que habían inducido la capacitación.
En este estudio, encontraron que el ionóforo logró resultados similares a los procedimientos de FIV tradicionales sin heparina.
Sin embargo, cuando probaron el ionóforo con heparina, hubo mejoras significativas en las tasas de fertilización y el desarrollo del embrión.
La tasa de fecundación de los espermatozoides tratados con el ionóforo fue del 83%, en comparación con el 70% en el grupo no tratado. La tasa de óvulos fecundados que se convirtieron en embriones aumentó del 11% al 27%.
«La diferencia es simplemente añadir este pequeño tratamiento con esperma antes de usarlo para la FIV», dice Gervasi.
Este enfoque podría tener un impacto significativo en la industria bovina en los EE. UU. y en todo el mundo, ya que la FIV es un método cada vez más popular para la cría de ganado. Esto se debe a que es mucho más fácil tomar semen de un toro con características que un ganadero desea introducir en un rebaño y enviar ese semen o embriones en lugar de tener que trasladar al toro.
«La aplicación de nuestro tratamiento para la producción in vitro con el fin de mejorar la capacitación y la fecundación podría tener un gran impacto en la industria, ya que podríamos duplicar el número de embriones», afirma Gervasi. «Es una gran mejora».
Este tratamiento también podría mejorar las tasas de fecundación y desarrollo embrionario en el caso del semen criogénico que ya ha sido sexado. El proceso de sexado del semen daña los espermatozoides, lo que reduce las tasas de fecundación.
«Poder probar nuestro tratamiento con esos espermatozoides también sería muy aplicable a lo que la industria está utilizando hoy en día», dice Gervasi.
Gervasi continuará este trabajo observando si los embriones producidos a partir de espermatozoides tratados con el ionóforo siguen siendo más exitosos que aquellos producidos sin el ionóforo una vez implantados en un animal.
Gervasi está trabajando actualmente en un tratamiento específico para los espermatozoides que podría combinarse con el tratamiento con ionóforos para potenciar las mejoras demostradas en este estudio. También está interesada en analizar la calidad genética de los embriones producidos mediante estos tratamientos.
«Mi laboratorio aquí en la UConn se centra en comprender cómo los espermatozoides y los tratamientos de los espermatozoides durante la capacitación pueden influir no solo en la fertilización, sino también en los eventos posteriores a la fertilización, como el desarrollo del embrión «, afirma Gervasi. «Por lo tanto, definitivamente me centraré mucho en la calidad del embrión y en lo que el esperma le aporta».
Más información: CE Osycka-Salut et al, El tratamiento de esperma bovino criopreservado con ionóforo de calcio A23187 aumenta la producción de embriones in vitro, Theriogenology (2024). DOI: 10.1016/j.theriogenology.2024.08.009
