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Cromosoma XX o XY, a la carta

The Scientist
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Científicos descubren una forma de realintizar a espermas que portan el cromosoma X, y así seleccionar el sexo del organismo. Imagen: The Scientist

Es el sistema de determinación en humanos y mayoría de mamíferos, así como equinodermos, moluscos y algunos artrópodos. Las hembras son el sexo homogamético y por tanto tienen dos cromosomas sexuales homólogos (XX), mientras que los machos son el sexo heterogamético y tienen dos cromosomas distintos (XY). El cromosoma X de los mamíferos tiene muchos genes que el Y no tiene, una característica que tiene implicaciones especiales para los espermatozoides y también para los científicos.

Un equipo de investigadores, liderado por Masayiki Shimada, biolólogo reproductivo de la Universidad de Hiroshima, descubrieron que el cromosoma X del ratón lleva dos receptores de proteínas que, cuando son activados por un químico, hacen que los espermatozoides con X sean más lentos y fáciles de separar de los espermatozoides que llevan el gen  Y. Al clasificar los gametos (células sexuales, óvulo y espermatozoide en mamíferos) usando este método, lograron fertilizar los ovocitos in vitro selectivamente,  para así generar camadas de ratones con cachorros mayoritariamente hembras o machos, sus resultados fueron publicados en PLOS Biology.

Definitivamente es un excelente trabajo“, comenta James Knight, un biólogo reproductivo de Virginia Tech que no participó en el estudio. “Toda la metodología que están describiendo, dada la precisión de la separación de los espermatozoides con X o Y, tiene una aplicabilidad tremenda en varias especies“.

Según sus datos, la secuenciación de ARN de los ratones, los espermatozoides transportan 492 genes en el cromosoma X, pero solo 15 genes en Y. Entre los expresados ​​en X, el equipo se interesó en dos que codifican los receptores tipo Toll (TLR) 7 y 8. La familia de proteínas TLR juega un papel importante en el reconocimiento de patógenos como bacterias y virus. Además, el grupo de Shimada descubrió previamente que cuando se estimulan, ciertos receptores TLR (TLR2 y TLR4, codificados en cromosomas no relacionados con el sexo) interfieren con el movimiento de los espermatozoides.

Al teñir (en los testículos del ratón) con anticuerpos que se dirigen a TLR7 y TLR8, los investigadores confirmaron que se teñían los espermatozoides con X pero no con Y. Esta característica fue interesante para Shimada, porque los productos de la mayoría de los genes ligados a X que se expresan en los espermatozoides se comparten con los espermatozoides que contienen Y porque los gametos se conectan a través de un puente intracelular a medida que se desarrollan. Parece que TLR7 y TLR8 se expresan después de que se pierde el puente, por lo que podrían revelar diferencias funcionales entre los espermatozoides X e Y, explica Shimada.

Para investigar esta posibilidad, el equipo incubó los espermatozoides con resiquimod, un medicamento antiviral que activa ambos receptores. Normalmente, todos los espermatozoides nadan hacia arriba cuando están en un tubo. Pero con el tratamiento, hubo significativamente menos espermatozoides con X en la parte superior del tubo, lo que sugiere que estos fueron simplemente más lentos. “La velocidad de motilidad lineal [de los espermatozoides con X] se redujo a menos de la mitad“, explica Shimada.

La activación del fármaco suprime la actividad mitocondrial en la parte media de los espermatozoides y su estimulación de TLR7 suprime las enzimas que regulan el proceso de producción de energía de la glucólisis en la cola. Esto deja a los espermatozoides con menos energía, señalan los investigadores.

Para ver si el resiquimod podría usarse para separar los espermatozoides por sexo, el equipo recolectó las capas superior e inferior de esperma del tubo de ensayo después del tratamiento, permitió que los gametos fertilizaran los ovocitos de ratón in vitro e implantó los embriones resultantes en ratones. Usando esperma de la capa superior, obtuvieron 83% de cachorros machos. Los espermatozoides de la capa inferior produjeron el 81% cachorros hembras.

La clasificación de esperma tiene varias aplicaciones en el sector ganadero, ya que esta técnica sería menos costosa y fácil de usar, particularmente para la industria del ganado lechero, donde se utiliza para reducir la cantidad de terneros machos producidos.

Sin embargo en humanos, la tasa de éxito generada no es lo suficientemente buena para familias que quieren elegir el sexo de sus hijos. Pues en las clínicas de fertilización existe una opción 100% efectiva, lo hacen creando una X cantidad de embriones y seleccionando el embrión que tiene el sexo deseado.

La Sociedad Estadounidense de Medicina Reproductiva considera que la selección de sexo para fines no médicos es “éticamente controvertida” y alienta a las clínicas a desarrollar sus propias políticas, mientras que la práctica no está permitida en la mayoría de los países.

Fuente: The Scienctist

Artículo: T. Umehara, et al. Activation of Toll-like receptor 7/8 encoded by the X chromosome alters sperm motility and provides a novel simple technology for sexing spermPLOS Biology, 17(8):e3000398, 2019.

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