en un documento de próxima publicación en la edición de noviembre de la revista Theriogenology , 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 rápido de deshidratación 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: son capaces de producir embriones in vitro. Dado que el grupo había tenido éxito anteriormenteAl producir huevos de gato deshidratados viables, este hallazgo muestra la posibilidad de preservar las células reproductoras felinas en un estado seco.
Lejos de ser un logro esotérico, la preservación exitosa de los espermatozoides del gato 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 queen un futuro cercano, las especies clave para la diversidad biológica del planeta pueden extinguirse o reducirse tanto en su diversidad genética que las poblaciones silvestres no sean viables.
La ciencia podría mejorar rápida y exitosamente el estado de las poblaciones de animales pequeños si hay más "bibliotecas" de óvulos y espermatozoides conservados. Los científicos simplemente podrían usar reservas de material reproductivo, preservados en forma estable y seca, rehidratarlosy crear una población de embriones viables.
¿Por qué las células reproductoras secas? La idea de preservar esperma, óvulos y embriones para su uso posterior no es nueva, pero generalmente la técnica de preservación preferida es que estos materiales se congelen. La criopreservación es una tecnología probada para preservar células germinales y embriones, pero existeHay problemas con este enfoque, teniendo en cuenta la incertidumbre futura. El almacenamiento a temperaturas de congelación requiere suministros constantes de energía, tecnología e instalaciones costosas y operaciones de mantenimiento complejas, todo lo que es difícil y costoso de mantener continuamente durante largos períodos de tiempo, especialmente en condiciones ocasionalmente adversas.
La naturaleza sugiere otra solución, quizás más robusta: la estasis celular a través de la deshidratación. Las plantas, hongos y bacterias hacen esto comúnmente, colocando su material genético en esporas, quistes, polen y semillas, que lo mantienen preservado por períodos cortos, ytambién, a veces, para escalas de tiempo mucho más largas, y también permite que se transporte a través de distancias.
Algunos animales que viven en desiertos ásperos 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 la trehalosa en sus células, lo que reemplaza el agua perdida durante la deshidratación y se solidifica en un vidrio, un líquido muy viscoso que detiene la actividad química e inmoviliza las enzimas un ambiente.congelación de la temperatura de las estructuras celulares y la actividad, una versión a nivel molecular de los insectos congelados en ámbar.
"Cuando piensa en la preservación a largo plazo de los organismos, no le preocupan solo las interrupciones eléctricas. Las inundaciones y otros eventos climáticos pueden requerir la reubicación de muestras bajo coacción", señala Elliott. "Las muestras congeladas no son fácilmentetransportable, mientras que si sus muestras se almacenan como paquetes secos, al igual que las 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 paramantener el costo de almacenamiento bajo, pero hacer que las muestras sean fácilmente transportables, facilitando el intercambio o la reubicación de muestras ".
El método de preservación que el equipo de investigación de Elliott está investigando consiste en suspender las células en una solución diluida de trehalosa y luego concentrarla eliminando el agua con un suave proceso de calentamiento asistido por microondas para que se forme un vidrio de trehalosa, inmovilizando las moléculas biológicas a temperatura ambiente,similar a la congelación.
Las células reproductivas se conservaron previamente en seco de manera similar 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 obtener estas tecnologías de preservación en algunos entornos de bajos recursos, países del tercer mundo como países en desarrollo", dijo Elliott. "Si considera especímenes para la investigación de la biodiversidad, esos países no están configurados para ese tipode recolección y este método de preservación abre esa posibilidad "
El hallazgo también amplía el rango de especies de mamíferos cuyas células germinales pueden conservarse en seco con éxito. Los experimentos anteriores han preservado con éxito el esperma y los óvulos en ratas y ratones, pero la biología de las células germinales de roedores es significativamente diferente de la deotros mamíferos, incluidos gatos y humanos. En los roedores, la célula de esperma 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 unembrión. Dado que el centrosoma es vital para la reproducción y dado que los espermatozoides son pequeñas estructuras celulares, los espermatozoides de gato son potencialmente más difíciles de preservar que los de roedores.
"Esta es la primera vez que esto se hace con esperma de gato, y los espermatozoides de gato están más cerca de los humanos que de los roedores", señala Elliott.
"Se ha trabajado mucho en ratas, pero la rata no es necesariamente un buen modelo de herencia centrosomal, lo que podría afectar la fertilidad. Es por eso que creemos que el modelo de gato doméstico es un mejor modelo para humanos que para roedores,y este hallazgo es significativo ", dijo ella.
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 también erano es crítico para producir embriones viables.
"Cuando estamos secando y almacenando muestras con el fin de crear embriones, no tenemos que tener esperma completamente intacto, ya que haremos inyecciones de esperma intracitoplasmáticas con las muestras rehidratadas", señaló Elliott.tiene que tener una cola, no tiene que tener cabezas de esperma completamente intactas, esencialmente está inyectando componentes de esperma críticos. Las cabezas de esperma no tienen que estar en forma fantástica, pero debe asegurarse de que ciertos componentes críticos esténintacto, 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 en la actualidad es lo suficientemente alto para la conservación a largo plazo sin refrigeración, y también si es posible un mayor secado. Una vez que estas condiciones se hayan optimizado, entonces se deben realizar pruebas para asegurar que los embriones puedan madurar en gatitos sanos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Carolina del Norte en Charlotte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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