En un gran avance, científicos de la Universidad Bar-Ilan crean testículos artificiales cultivados en laboratorio

En un gran avance, científicos de la Universidad Bar-Ilan crean testículos artificiales cultivados en laboratorio

Científicamente, investigadores de la Universidad Bar-Ilan han creado testículos en el laboratorio, algo que esperan pueda conducir a una mejor comprensión de la determinación del género y a los avances en el tratamiento de la infertilidad.

Los «testículos de laboratorio» no son de tamaño natural, sino organoides, producidos in vitro en versiones en miniatura y tridimensionales simplificadas que imitan las principales funciones y estructuras biológicas del órgano.

El nuevo logro se publicó recientemente como un estudio revisado por pares en la Revista Internacional de Estudios Biológicos.

«Este último estudio se centró en el proceso de determinación del sexo de mi laboratorio y el desarrollo de los testículos en los hombres y los ovarios en las mujeres. «Estamos analizando los trastornos del desarrollo sexual (anteriormente denominados intersexuales) que ocurren en 1 de cada 4.000 nacimientos», dijo el investigador principal, el Dr. Nitjan Gonen.

Hasta ahora, no había más remedio que estudiar la determinación del sexo in vivo utilizando principalmente ratones. Es un proceso largo y complejo que implica la edición del genoma, generar ratones con mutaciones genéticas y luego abrirlos para examinar sus gónadas en una determinada etapa de su desarrollo.

«Entonces, para comprender mejor los trastornos del desarrollo sexual y comprender cómo se desarrollan y funcionan normalmente las gónadas, sabíamos que sería muy útil tener un sistema in vitro en el laboratorio. Queríamos tener un modelo de testículos en un plato con mucha de células donde podríamos agregar mutaciones y recolectar células para todo tipo de experimentos, dijo Gonen.

Universidad Bar Ilán Dr. Imagen de campo brillante de un organoide testicular creado en el laboratorio de Nitjan Gonen a partir de embriones de ratón e incubado en una placa durante 14 días. (Cheli Lev)

Si bien los científicos ya han logrado avances significativos en el desarrollo de los órganos reproductores femeninos, hasta ahora no ha habido avances paralelos en los testículos, que son responsables de producir esperma y hormonas sexuales masculinas como la testosterona.

Por tanto, el objetivo era crear un organoide con los tres tipos de células que se encuentran en los testículos. Las primeras son las células germinales, que dan origen a los espermatozoides. Otras son las células de Sertoli, que nutren a las células germinales para que puedan producir esperma, y ​​las células de Leydig, que secretan testosterona.

Inicialmente, Gonen y su equipo tomaron células madre embrionarias y lograron convertirlas en células testiculares en etapa temprana mediante un proceso llamado biología regenerativa. Sin embargo, hubo un error.

«Me di cuenta de que si tomaba estas primeras células gonadales y las ponía en un plato estándar con medio fuente, no podría mantenerlas. Así que este método de generar células gonadales a partir de células madre no me ayudaría». Dijo Gonen.

Dr. A.S. Nitzan Gonen (Universidad Bar-Ilan)

El siguiente paso, el foco del estudio recientemente publicado, fue tomar los testículos de crías de ratón de tres a cuatro días de edad y separarlos en células individuales. A través de un proceso de prueba y error utilizando diferentes técnicas, Gonen y su equipo lograron cultivar organoides testiculares con las estructuras correctas de células germinales, células de Sertoli y células de Leydig.

Descubrieron que cuanto más jóvenes eran los polluelos, mejores eran sus células para convertirse en «testículos de laboratorio».

«Pudimos conservarlos durante un período de nueve semanas, lo cual es mucho tiempo y algo que nadie había podido hacer antes», dijo Gonen.

«Observamos la expresión de todos los diferentes marcadores de las células durante esas nueve semanas, y observamos cómo se expresaban las cosas en testículos reales», dijo.

Según Gonen, este período de nueve semanas es teóricamente suficiente para que los testículos comiencen la espermatogénesis (creación de espermatozoides). Vieron signos tempranos de esto, pero se necesitan más estudios para confirmar que esto está sucediendo.

«En teoría, el proceso de espermatogénesis en ratones debería tardar 34 días. Así que tal vez las células del interior ya lo hayan hecho y no lo sabemos todavía. Estamos trabajando en eso ahora», dijo Gonen.

Organoides testiculares producidos a partir de crías de rata y de la Universidad Bar-Ilan Dr. Incubado en una placa durante 21 días en el laboratorio de Nitjan Gonen. (Avia Stoppel)

Gonen compartió que está emocionado de trasladar la investigación de ratones a humanos para abordar los problemas de infertilidad.

En una posible aplicación, señaló, algunos niños tienen cáncer y deben someterse a tratamientos de quimioterapia que destruyen las células madre de los testículos que se convierten en espermatozoides en la edad adulta.

En Israel y otros países, al niño prepúber y a sus padres se les da la opción de someterse a un procedimiento laparoscópico para extraer una biopsia del tejido testicular. Esta biopsia se corta en rodajas y se congela. Sin embargo, en esta etapa, no se puede hacer nada para producir espermatozoides a partir de esas células.

En un esfuerzo por ayudar a estos niños a engendrar hijos biológicamente, Gonen está trabajando con médicos del Centro Médico Hadassah, quienes están proporcionando a su laboratorio algunas porciones de estas muestras congeladas.

«Intentamos hacer tanto con las células gonadales de estos niños como lo hicimos con las células de las crías de rata. Aislamos células testiculares y las reconstruimos para ver si podemos producir orgánulos testiculares humanos que funcionen como deberían en términos de producción de esperma”, dijo Goenen.

Quiere ver si puede ayudar a hombres adultos infértiles, aunque señala que se necesita un enfoque diferente ya que ha logrado crear «testículos de laboratorio» a partir de crías de ratón y ratones prenatales. Cuando su equipo probó el método en ratones mayores, no funcionó porque los testículos desaparecen durante la pubertad.

Gonen cree que la solución podría ser tomar células somáticas, como células de la piel, de hombres adultos y convertirlas en células madre pluripotentes inducidas y cultivarlas.

«Los organoides testiculares eficaces son más robustos y viven más que los cultivados a partir de células madre embrionarias, y existe la esperanza de que produzcan espermatozoides para la fertilización in vitro de un óvulo humano», afirmó.

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