La Universidad Bar-Ilan desarrolla organoides testiculares que imitan funciones naturales, abriendo caminos para tratar la infertilidad masculina y estudiar espermatogénesis.
Testículos artificiales: Innovación israelí en fertilidad masculina
Investigadores de la Universidad Bar-Ilan en Israel lograron un avance al crear organoides testiculares funcionales en laboratorio. Estos organoides, desarrollados a partir de células madre de ratones, replican la estructura y función de los testículos naturales, según un estudio publicado en International Journal of Biological Sciences en 2024. El equipo, liderado por Nitzan Gonen, especialista en determinación sexual fetal, utilizó células de testículos embrionarios y neonatales de ratón para generar los organoides, que imitan los túbulos seminíferos donde ocurre la espermatogénesis. Los organoides mostraron capacidad para producir células germinales, un paso clave para estudiar la infertilidad masculina.
El trabajo se enfoca en la azoospermia, una condición que afecta al 1% de los hombres y al 10-15% de los casos de infertilidad masculina, según la Organización Mundial de la Salud. Los organoides permiten analizar el desarrollo testicular y la producción de espermatozoides in vitro, algo que no se lograba con modelos celulares 2D. Gonen afirmó: “Los organoides son un modelo prometedor para investigar el desarrollo testicular y traducir los hallazgos en terapias para trastornos de fertilidad”. El equipo observó que los organoides colapsaron tras nueve semanas debido a la falta de vascularización, un desafío que planean abordar en futuras investigaciones.
La creación de estos organoides marcó un hito al superar las limitaciones de cultivos celulares planos, que carecen de la arquitectura tridimensional de los órganos reales. Los investigadores emplearon una matriz de gel para cultivar las células, lo que permitió replicar interacciones celulares esenciales. Este avance se suma a otros organoides desarrollados en la última década, como los de cerebro, pulmones, riñones e intestino. En el caso de los testículos, el objetivo es generar espermatozoides viables en laboratorio, lo que podría beneficiar a hombres con infertilidad causada por tratamientos como quimioterapia, que afecta a un tercio de los pacientes oncológicos jóvenes.
El estudio también exploró aplicaciones terapéuticas para niños prepúberes que enfrentan tratamientos contra el cáncer. La preservación de tejido testicular antes de quimioterapia o radiación podría permitir el uso de organoides para producir espermatozoides en el futuro. Los investigadores indicaron que los organoides mantienen la expresión de genes clave, como los asociados a las células de Sertoli y Leydig, esenciales para la espermatogénesis y la síntesis de andrógenos. Sin embargo, la falta de flujo sanguíneo limita su viabilidad a largo plazo.
Claves sobre organoides testiculares y fertilidad masculina
- Material de origen: Células de testículos embrionarios y neonatales de ratón.
- Duración de viabilidad: Los organoides colapsan tras nueve semanas por falta de vascularización.
- Azoospermia: Afecta al 1% de los hombres y al 10-15% de los casos de infertilidad masculina.
- Aplicaciones: Posible producción de espermatozoides para tratar infertilidad post-quimioterapia.
- Genes clave: Expresión de marcadores de células Sertoli y Leydig, vitales para la espermatogénesis.
Desarrollo de organoides y desafíos científicos
Los organoides testiculares se desarrollaron mediante la técnica de cultivo en matriz de gel, que permite a las células organizarse en estructuras tridimensionales. Los investigadores de Bar-Ilan extrajeron células de ratones y las cultivaron durante varias semanas, observando la formación de túbulos seminíferos funcionales. Los organoides replicaron características de los testículos naturales, como la producción de células germinales en etapas tempranas de la espermatogénesis. Sin embargo, la ausencia de vascularización impide su uso prolongado, un problema común en el campo de los organoides, según expertos de Science.
La investigación se basa en avances previos en organoides de otros órganos. Desde 2010, científicos lograron crear organoides de hígado, riñones y pulmones, cada uno con aplicaciones específicas en investigación médica. En 2024, un equipo internacional cultivó el primer organoide cerebral a partir de tejido fetal, según Science. En el caso de los testículos, la complejidad radica en la necesidad de un entorno hormonal y vascular que sostenga la espermatogénesis completa. Los organoides actuales producen células germinales, pero no espermatozoides maduros, un objetivo que requiere mayor desarrollo.
La infertilidad masculina afecta al 7% de los hombres a nivel global, según datos de Euronews. Factores como la disminución de conteo espermático, causada por contaminación, tabaquismo y estrés, agravan el problema. En Israel, donde se diagnostican cerca de 3,000 casos de infertilidad masculina al año, los avances en biotecnología son una prioridad. La Universidad Bar-Ilan colabora con centros como el Instituto Weizmann para acelerar la investigación en terapias de fertilidad, apoyada por un ecosistema de innovación que incluye financiamiento del gobierno y del sector privado.
El equipo de Gonen planea avanzar hacia el uso de células humanas para crear organoides testiculares. Este paso requiere superar barreras éticas y técnicas, como la obtención de células madre humanas y la validación de los organoides en ensayos clínicos. Los investigadores también exploran métodos para inducir vascularización, como la integración de canales microfluídicos que simulen el flujo sanguíneo. Estos esfuerzos buscan garantizar la viabilidad de los organoides a largo plazo y su aplicación en terapias personalizadas.
Contexto global de la infertilidad masculina y avances
La infertilidad masculina representa un desafío global, con un impacto significativo en las tasas de natalidad. Según la OMS, el 50% de los casos de infertilidad en parejas involucra un factor masculino. La azoospermia no obstructiva, que afecta al 40-60% de los casos de azoospermia, se caracteriza por un fallo en la espermatogénesis, a menudo causado por alteraciones genéticas como microdeleciones en el cromosoma Y o el síndrome de Klinefelter. En Israel, los tratamientos de reproducción asistida, como la inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI), han ayudado a muchas parejas a concebir.
Los tratamientos actuales para la azoospermia incluyen la extracción de espermatozoides mediante biopsia testicular, conocida como TESE. Esta técnica, combinada con ICSI, permite recuperar espermatozoides directamente del testículo en casos de azoospermia obstructiva y no obstructiva. Sin embargo, en pacientes con síndrome de células de Sertoli, donde no hay células germinales, las opciones son limitadas. Los organoides testiculares podrían ofrecer una alternativa al permitir la producción de espermatozoides in vitro, especialmente para quienes enfrentan infertilidad por tratamientos oncológicos.
Israel se posiciona como líder en investigación médica, con instituciones como la Universidad Bar-Ilan y el Centro Médico Hadassah impulsando innovaciones en biotecnología. El país invierte cerca del 5% de su PIB en investigación y desarrollo, según datos del Banco Mundial, lo que lo convierte en un centro de avances científicos. La colaboración entre universidades y empresas privadas ha acelerado el desarrollo de tecnologías como los organoides, que podrían transformar el tratamiento de la infertilidad masculina en los próximos años.
Otros enfoques para tratar la infertilidad incluyen terapias hormonales y técnicas quirúrgicas como la microdisección testicular. En el ámbito global, investigadores de Estados Unidos y Japón también trabajan en organoides testiculares, pero el equipo de Bar-Ilan es el primero en lograr organoides funcionales con potencial para producir células germinales. Los avances en este campo podrían beneficiar a millones de hombres, especialmente en regiones donde la infertilidad masculina sigue siendo un problema de salud pública significativo.