Un nuevo estudio aporta información que respalda el principio científico fundamental de que el ADN mitocondrial, el código genético distintivo incrustado en los orgánulos sirve como motor de cada célula del cuerpo, se hereda exclusivamente de la madre.
El estudio, un trabajo colaborativo entre Oregon Health & Science University y otras instituciones, fue publicado hoy en la revista Nature Genetics.
Hace tiempo que el mundo científico conoce el hecho de que el genoma mitocondrial, o ADNmt, proviene exclusivamente de los óvulos en humanos, lo que significa que solo la madre aporta el código genético que transportan miles de mitocondrias necesarias para la producción de energía en cada célula del cuerpo.
En el pasado se creía que el ADNmt paterno se eliminaba poco después de que el esperma se fusionara con un ovocito, u óvulo en desarrollo, durante la fertilización, posiblemente a través de una respuesta de búsqueda y destrucción similar al mecanismo inmunitario.
Sin embargo, el estudio reveló que, si bien el esperma maduro sí transporta una pequeña cantidad de mitocondrias, no tiene el ADNmt intacto.
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“Descubrimos que cada espermatozoide aporta alrededor de 100 mitocondrias como orgánulos al fertilizar un óvulo, pero no contienen ADNmt”, dijo Shoukhrat Mitalipov, Ph.D., director del Center for Embryonic Cell and Gene Therapy de OHSU y profesor de obstetricia y ginecología, ciencias biológicas moleculares y celulares en OHSU School of Medicine y OHSU Oregon National Primate Research Center.
El equipo de investigación descubrió que los espermatozoides no sólo carecen de ADNmt intacto, sino que también carecen de una proteína esencial para el mantenimiento del ADNmt, conocida como factor de transcripción A mitocondrial o TFAM.
Los científicos no saben con certeza por qué los espermatozoides no pueden aportar ADNmt, pero Mitalipov plantea la teoría de que podría estar relacionado con el hecho de que el espermatozoide usa mucha energía mitocondrial en su impulso biológico para fertilizar un óvulo. Por consiguiente, acumularía mutaciones en el ADNmt. En contraste, los óvulos en desarrollo conocidos como ovocitos, obtienen energía principalmente de las células que los rodean, no de sus propias mitocondrias, por lo que su ADNmt se mantiene relativamente intacto.
“Los óvulos pasan ADNmt muy bueno, al menos en parte porque no usan las mitocondrias como fuente de energía”, dijo Mitalipov.
Los aproximadamente 100 orgánulos del espermatozoide están llenos de cientos de miles de mitocondrias incorporadas a cada célula del óvulo, y cada una transporta los 37 genes del ADN mitocondrial. Se cree que la contribución únicamente del ADNmt materno confiere una ventaja evolutiva al limitar el riesgo de acumulación de mutaciones del ADNmt que causan enfermedades en la descendencia.
Las mitocondrias controlan la respiración y la producción de energía dentro de cada célula del cuerpo, por lo que las mutaciones del ADNmt pueden causar diversos trastornos que podrían tener consecuencias fatales y afectar órganos que demandan altos niveles de energía, como el corazón, los músculos y el cerebro.
Para ayudar a que las madres no transmitan trastornos conocidos del ADNmt a sus hijos, Mitalipov creó un método llamado terapia de reemplazo mitocondrial, que consiste en reemplazar el ADNmt con mutaciones a través de la fertilización in vitro con ADNmt sano de donantes de óvulos.
El Congreso ha impedido que la Administración de Alimentos y Medicamentos supervise los ensayos clínicos con este procedimiento en los Estados Unidos, por lo que los ensayos clínicos se están realizando en el extranjero, incluidos ensayos clínicos en el Reino Unido para prevenir enfermedades y en Grecia para tratar la infertilidad.
Los investigaciones dicen que el nuevo descubrimiento tiene implicaciones importantes para la fertilidad humana y la terapia con células germinales.
“Entender el papel del TFAM durante la maduración del espermatozoide y su función durante la fertilización puede ser la clave para que podamos tratar ciertos trastornos de infertilidad y aumentar la eficiencia de las tecnologías de asistencia reproductiva”, dijo el autor representante Dmitry Temiakov, Ph.D., biólogo molecular en Thomas Jefferson University de Filadelfia.
Además de Mitalipov y Temiakov, los coautores incluyen a William Lee, Angélica Zamudio-Ochoa, Gina Buchel y Li Li, de Thomas Jefferson University; Petar Podlesniy, Margalida Puigros, Anna Calderón y Ramón Trullas del Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona; Nuria Martí Gutiérrez, Aleksei Mikhalchenko y Amy Koski de OHSU y Hsin-Yao Tang de The Wistar Institute de Filadelfia.
Los estudios realizados en Oregon Health & Science University contaron con el apoyo de fondos institucionales de OHSU.