En un artículo que aparecerá en la edición de noviembre de la revista Teriogenología , un equipo de investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Charlotte y el Instituto Smithsonian de Biología de la Conservación, anunció el primer secado y rehidratación exitosos de espermatozoides de gatos domésticos utilizando un método de deshidratación rápida por microondas.
Los autores del artículo, Jennifer Patrick y Gloria Elliott de UNC Charlotte, y Pierre Comizzoli de SCBI, muestran que los espermatozoides rehidratados tienen un daño mínimo en el ADN y son viables:pueden producir embriones in vitro. Dado que el grupo había tenido éxito anteriormente en la producción de huevos de gato deshidratados viables, este hallazgo muestra la posibilidad de preservar las células reproductoras felinas en estado seco.
Lejos de ser un logro esotérico, la conservación exitosa de los espermatozoides de los gatos por deshidratación es un paso potencialmente importante para abordar los problemas clave involucrados en la biología reproductiva de los felinos salvajes.
Muchos biólogos y científicos ambientales piensan que la biosfera se encuentra actualmente en medio de una "sexta extinción" que puede terminar en una gran reducción del número de especies en el planeta y el colapso de vastos ecosistemas. Existe un riesgo significativo de que, en un futuro próximo, Las especies clave para la diversidad biológica del planeta pueden extinguirse o verse tan reducidas en su diversidad genética que las poblaciones silvestres no son viables.
La ciencia podría mejorar rápida y exitosamente el estado de las poblaciones de animales pequeños si se dispusiera de más "bibliotecas" de óvulos y espermatozoides conservados. Los científicos podrían simplemente usar existencias de material reproductivo, conservado en establo, forma seca, rehidratarlos y crear una población de embriones viables.
¿Por qué secar las células reproductoras? La idea de preservar el esperma, huevos y embriones para su uso posterior no es nuevo, pero generalmente la técnica de conservación preferida es congelar estos materiales. La criopreservación es una tecnología probada para preservar las células germinales y los embriones, pero este enfoque presenta problemas. considerando la incertidumbre futura. El almacenamiento a temperaturas bajo cero requiere un suministro constante de energía, tecnología e instalaciones costosas, y operaciones de mantenimiento complejas:todas las cosas difíciles y costosas de mantener continuamente durante largos períodos de tiempo, especialmente en condiciones ocasionalmente adversas.
La naturaleza sugiere otra, quizás más robusto, solución:estasis celular por deshidratación. Plantas hongos y bacterias, hacer esto comúnmente, poner su material genético en esporas, quistes polen y semillas, que lo mantienen preservado por períodos cortos - y también, algunas veces, durante escalas de tiempo mucho más largas, y también permite que se transporte a través de distancias.
Algunos animales que viven en desiertos severos y otros ambientes extremos, como los camarones de salmuera y los tardígrados ("osos de agua"), también han desarrollado la capacidad de poner su biología en un estado de estasis deshidratada. a veces durante largos períodos. Lo hacen produciendo y acumulando altas concentraciones de azúcares disacáridos (como trehalosa) en sus células, que reemplaza el agua perdida durante la deshidratación y se solidifica en un vidrio, un líquido realmente muy viscoso que detiene la actividad química e inmoviliza las enzimas, una congelación a temperatura ambiente de las estructuras y la actividad celular, una versión a nivel molecular de insectos congelados en ámbar.
"Cuando se piensa en la preservación a largo plazo de organismos, no le preocupan solo las interrupciones eléctricas. Las inundaciones y otros eventos climáticos pueden requerir la reubicación de las muestras bajo coacción, "Elliott señala." Las muestras congeladas no son fáciles de transportar, mientras que si sus muestras se almacenan como paquetes secos, como frutas secas o cualquier producto seco que tenga en un estante, puede tirar su colección en una bolsa y salir por la puerta. . Ese es el concepto, no solo para mantener bajos los costos de almacenamiento, pero para hacer que los especímenes sean fácilmente transportables, facilitar el intercambio o la reubicación de especímenes ".
El método de conservación que está investigando el equipo de investigación de Elliott implica suspender las células en una solución diluida de trehalosa, y luego concentrándolo quitando el agua con un suave proceso de calentamiento asistido por microondas para que se forme un vaso de trehalosa, inmovilizar moléculas biológicas a temperatura ambiente, similar a la congelación.
Las células reproductoras se han conservado previamente de manera similar en seco con trehalosa, utilizando una técnica de liofilización, pero el método asistido por microondas es más rápido y podría permitir un uso más extenso de la tecnología.
"Esto nos permite llevar estas tecnologías de preservación a algunos entornos de bajos recursos:países del tercer mundo como naciones en desarrollo, , ", Dijo Elliott." Si se consideran especímenes para la investigación de la biodiversidad, esos países no están configurados para ese tipo de recolección y este método de preservación abre esa posibilidad ".
El hallazgo también amplía la gama de especies de mamíferos cuyas células germinales pueden conservarse en seco con éxito. Experimentos anteriores han conservado en seco con éxito espermatozoides y óvulos en ratas y ratones, pero la biología de las células germinales de roedores es significativamente diferente de la de otros mamíferos, incluidos gatos y humanos. En roedores el espermatozoide es relativamente simple y contiene principalmente solo el material genético masculino, mientras que en gatos y humanos también contiene el centrosoma, una estructura celular necesaria para la división celular y el desarrollo exitoso de un embrión. Dado que el centrosoma es vital para la reproducción y dado que los espermatozoides son pequeñas estructuras celulares, los espermatozoides de los gatos son potencialmente más difíciles de conservar que los de los roedores.
"Esta es la primera vez que se hace esto con esperma de gato, y los espermatozoides de los gatos están más cerca de los espermatozoides humanos que los de los roedores, "Señala Elliott.
"Se ha trabajado mucho en ratas, pero la rata no es necesariamente un buen modelo para la herencia del centrosoma, que podría afectar la fertilidad. Es por eso que creemos que el modelo de gato doméstico es un modelo mejor para los humanos que los roedores, y este hallazgo es significativo, " ella dijo.
La tasa de éxito reproductivo de los espermatozoides rehidratados del equipo fue del 6,5%, en comparación con una tasa del 15% con esperma fresco, una reducción de la viabilidad, pero aún aceptable para fines de conservación. Los espermatozoides rehidratados no eran móviles, pero eso tampoco era crítico para producir embriones viables.
"Cuando secamos y almacenamos muestras con el fin de crear embriones, no tenemos que tener espermatozoides completamente intactos ya que realizaremos inyecciones intracitoplasmáticas de espermatozoides con las muestras rehidratadas, "Elliott señaló." No tienes que tener cola, no es necesario que tenga cabezas de esperma completamente intactas; básicamente, está inyectando componentes de esperma críticos. Las cabezas de los espermatozoides no tienen que estar en una forma fantástica, pero debes asegurarte de que ciertos componentes críticos estén intactos. incluido el centrosoma ".
Aunque el hallazgo es una prueba de concepto, queda trabajo por hacer para desarrollar y probar la tecnología. Elliott señala que queda por ver si el nivel de sequedad alcanzado actualmente es lo suficientemente alto para la conservación a largo plazo sin refrigeración. y también si es posible un secado adicional. Una vez optimizadas estas condiciones, luego, es necesario realizar pruebas para garantizar que los embriones puedan madurar y convertirse en gatitos sanos.
