Células de huevo producidas a partir de células madre aisladas de ovarios humanos

Investigadores estadounidenses han logrado aislar células madre de los ovarios de mujeres en edad reproductiva y las han usado para producir óvulos que parecen comportarse normalmente. El descubrimiento, publicado en línea en Medicina de la naturaleza en el fin de semana, confirme los resultados de estudios anteriores que sugieren que las mujeres continúan produciendo óvulos nuevos en la edad adulta, y anula la opinión tradicional de que nacen con un número finito de óvulos que se agotan gradualmente durante sus años reproductivos. La esperanza es que el estudio conduzca a nuevas formas de ayudar a las mujeres infértiles.
El líder del estudio, el Dr. Jonathan Tilly, director del Vincent Center for Reproductive Biology y jefe de investigación del Departamento de Obstetricia y Ginecología de Vincent en el Hospital General de Massachusetts (MGH) en Boston, dijo a la prensa que sienten que su estudio muestra claramente que durante su la vida reproductiva, los ovarios de una mujer contienen células madre capaces de producir nuevos óvulos.
"El descubrimiento de células precursoras de ovocitos en ovarios humanos adultos, junto con el hecho de que estas células comparten las mismas características de sus equivalentes de ratón que producen óvulos totalmente funcionales, abre la puerta al desarrollo de tecnologías sin precedentes para superar la infertilidad en mujeres y quizás incluso retrasar el momento de la falla ovárica ", dijo Tilly, quien también es profesora de Obstetricia, Ginecología y Biología Reproductiva en la Escuela de Medicina de Harvard.
En 2004, Naturaleza publicó un estudio de ratón emblemático, también de Tilly y su equipo, que desafió la visión tradicional que había existido durante alrededor de medio siglo, de que las hembras de mamíferos nacen con un suministro limitado de huevos que se consumen durante sus años reproductivos hasta que no quedan por la menopausia.
Otro estudio de seguimiento publicado en Celda un año después, se demostró que los trasplantes de médula ósea o de células sanguíneas restauraron la producción de óvulos en ratones adultos cuya fertilidad se había destruido con la quimioterapia.
Los dos estudios abrieron firmemente la puerta a la controvertida visión alternativa, y posteriormente se vieron reforzados por los hallazgos adicionales de MGH y otros equipos de todo el mundo.
Por ejemplo, en 2007 en el Revista de Oncología Clínica, el equipo de MGH informó cómo las hembras que recibieron trasplantes de médula ósea después de que sus óvulos se destruyeron con quimioterapia, quedaron embarazadas y dieron a luz a cachorros que portaban los genes de sus madres y no los de los donantes de médula ósea.
Y un 2009 Biología celular de la naturaleza paper, informó cómo un equipo de la Universidad Jiao Tong de Shanghai aisló células madre productoras de óvulos (células madre productoras de oocitos u OSCs) de ratones adultos, las trasplantó a ratones hembra cuyos huevos habían sido destruidos con quimioterapia y luego mostró cómo las células madre produjeron nuevos ovocitos maduros que produjeron nuevos óvulos capaces de ser fertilizados y convertirse en crías sanas.
La confirmación independiente de que los ovarios de ratones adultos contienen OSC apareció en otro artículo publicado en Diferenciación en 2010.
Pero Tilly es la primera en señalar que estos estudios tenían limitaciones considerables, a pesar de que demostraron sin lugar a dudas que las células OSC existen en los ovarios de las hembras adultas de mamíferos.
Estas limitaciones aún dejan abierta la pregunta, para aquellos que todavía tenían dudas, de si el grupo OSC en adultos podría renovarse.
Una de las limitaciones es lo que Tilly describe como el "enfoque relativamente crudo" utilizado para aislar OSCs en el estudio de 2009 de China, un método que "a menudo resulta en la contaminación de las células deseadas por otros tipos de células".
Con este último estudio, Tilly y su equipo abordaron esta limitación desarrollando y validando una forma más precisa de clasificar las células para aislar las OSC sin contaminación de otros tipos de células.
Una de las formas en que los investigadores aíslan las células del tejido que contiene muchos tipos de células, es encontrar una proteína "marcadora" que se exprese de forma exclusiva por las células diana y no por otras células. Si existe la misma proteína en la superficie de otros tipos de células, existe el riesgo de que estos otros tipos no deseados se aíslen junto con los deseados.
Los investigadores chinos en el 2009 Biología celular de la naturaleza El estudio utilizó un protocolo que se basó en la expresión de una proteína marcadora llamada Ddx4 o Mvh. Pero esto solo se había encontrado previamente en el citoplasma (la materia interna) de los ovocitos. Esto contradecía estudios anteriores que solo habían examinado las proteínas expresadas en la superficie.
Pero al utilizar "técnicas de clasificación de células activadas por fluorescencia de última generación", el equipo de MGH confirmó que, si bien Ddx4 sí existía dentro de los ovocitos, también existía en la superficie de un grupo de células ováricas particularmente raro y específico que también podría identificar el uso de varios otros marcadores genéticos y pruebas para confirmar que eran OSCs.
En una de las pruebas de confirmación, tomaron OSC de ratón marcados con proteína fluorescente verde (GFP) y los inyectaron en los ovarios de ratones hembra adultos normales.
Varios meses después, cuando examinaron los folículos ováricos de los ratones inyectados, encontraron dos tipos de ovocitos: algunos con la proteína marcada y otros sin ella.
También encontraron oocitos marcados fluorescentemente y no marcados en grupos de células que eliminaron de los oviductos de los ratones después de haber sido inducidos a ovular.
Y en un paso más, los investigadores tomaron los oocitos marcados con fluorescencia, los fertilizaron en un "tubo de ensayo" y mostraron que producían embriones que se desarrollaban hasta la etapa de blastocito en eclosión, un punto normalmente usado para mostrar un desarrollo normal.
Con este enfoque, el equipo de MGH demostró que no era necesario dañar los ovarios de los ratones con quimioterapia tóxica antes de insertar los nuevos OSC.
Después de que sus experimentos demostraron que era viable en ratones, Tilly y sus colegas probaron su nueva técnica de clasificación para aislar las OSC de los ovarios humanos.
No solo los óvulos humanos fabricados de esta manera comparten las mismas características genéticas y de crecimiento que los huevos de ratón, sino que se parecían a los ovocitos humanos y tenían los mismos patrones de expresión genética, algunos de ellos solo tenían la mitad del material genético que se encuentra en otras células del cuerpo. Esto demostró que los óvulos habían pasado por la meiosis, la división celular que normalmente se observa en los óvulos maduros y el esperma cuando se preparan para la fertilización (cuando la mitad del material genético de la madre se une con la mitad del material genético del padre para hacer un juego completo de material genético).
El estudio describe un experimento final con los óvulos humanos, donde Tilly y sus colegas tomaron tejido de ovario humano biopsiado, lo inyectaron con OSCs humanas marcadas e injertaron justo debajo de la piel de ratones inmunodeficientes (para que no rechazaran el tejido extraño )
Cuando examinaron los injertos una o dos semanas más tarde, encontraron folículos humanos con ovocitos marcados (estos podrían haber estado presentes cuando se injertó el tejido), y también oocitos sin marcar que deben provenir de los OSCs humanos inyectados.
Tilly dijo que estos experimentos fueron "una prueba fundamental de que las OSC humanas reintroducidas en el tejido ovárico humano adulto cumplían su función esperada de generar nuevos ovocitos que se encerraban en las células del huésped para formar nuevos folículos".
"Estos resultados son exactamente lo que vemos si realizamos los mismos experimentos usando OSC de ratón que expresan GFP, y los ovocitos de ratón que expresan GFP formados de esa manera se desarrollan en huevos completamente funcionales", agregó.
Señaló que este último estudio proporciona tres "piezas clave de evidencia" que aquellos que escuchan de su trabajo anterior han pedido.
En primer lugar, desarrollaron y "validaron ampliamente" un protocolo para clasificar y purificar de forma fiable las OSC de los ovarios de los mamíferos adultos. Esto demostró que las células existen.
En segundo lugar, probaron la función de los óvulos que estos ovocitos producían en ratones y demostraron que pueden ser fertilizados y producir embriones sanos.
Y en tercer lugar, identificaron y caracterizaron el equivalente en humanos.
Ellos concluyen:
"Por lo tanto, los ovarios de mujeres en edad reproductiva, similares a los ratones adultos, poseen células germinales poco activas mitóticamente que pueden propagarse in vitro y generar ovocitos in vitro y en vivo."
Tilly y sus colegas ahora están explorando varios de los numerosos usos clínicos posibles de sus hallazgos. Estos incluyen: la creación de bancos OSC humanos, la identificación de hormonas que pueden acelerar la producción de óvulos a partir de células madre de huevo humano, el desarrollo de óvulos humanos maduros en el tubo de ensayo y otras formas de mejorar los tratamientos de infertilidad como la FIV.
Escrito por Catharine Paddock PhD

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