En la naturaleza, la reproducción de los mamíferos tiene una regla aparentemente inquebrantable: es necesario un óvulo y un espermatozoide para concebir una nueva vida. Sin embargo, la ciencia ha logrado desafiar esta norma con un avance maravilloso: la generación de ratones con dos padres biológicos masculinos que han sobrevivido hasta la edad adulta.
Por marzo de 2023 ya supimos que un investigador japonés, Katsuhiko Hayashi, se las ingenió para generar ratones con dos padres. Hayashi aprovechó un fenómeno excepcional que puede tener lugar durante un cultivo celular: la pérdida espontánea del cromosoma Y.
Al rescatar estas células y promover experimentalmente la duplicación del cromosoma X, logró transformar células madre masculinas (XY) en femeninas (XX). A partir de estas obtuvo óvulos originados de células masculinas. Estos óvulos fueron empleados en fecundación in vitro con esperma de otro macho, dando lugar a embriones que, gestados en una hembra, resultaban en crías con dos padres machos. ¡Todo un hito!
Pero la ciencia es un motor que no descansa. Esta semana la revista científica Cell Stem Cell publica un trabajo revolucionario que llega al mismo resultado usando otros derroteros. He de reconocerte que, más allá de la curiosidad científica, la investigación tiene implicaciones profundas en la genética, la medicina regenerativa y la clonación. También —cómo no— plantea preguntas sobre los límites éticos de la manipulación genética y el futuro de la reproducción asistida.
Para entender la magnitud de este nuevo avance, primero hay que comprender el papel de lo que llamamos impronta genética. En la mayoría de las células, cada gen tiene dos copias, una proveniente del padre y otra de la madre, que pueden estar activas o inactivas según las necesidades del organismo. Mas, un pequeño grupo de genes, llamados genes improntados, y no me pidáis una traducción mejor al castellano porque no la sé, se comporta de manera especial: sólo se activa la copia heredada de un progenitor, mientras que la otra se mantiene silenciada.
Esta regulación es esencial para el desarrollo normal de los mamíferos. Por ejemplo, algunos genes improntados provenientes de la madre restringen el crecimiento del embrión, mientras que los heredados del padre lo promueven. Este equilibrio garantiza que el feto crezca de manera saludable.
Cuando se altera la impronta genética, los embriones pueden presentar anomalías graves. Si un embrión recibe únicamente material genético materno o paterno, su desarrollo se ve afectado. En los casos conocidos de embriones bi-maternales p—rovenientes sólo de óvulos— y bi-paternales —derivados sólo de espermatozoides—, el resultado suele ser letal.
Un equipo de investigadores chinos, liderado por Zhi-kun Li, se propuso resolver este problema. Para ello, utilizaron células madre embrionarias derivadas de espermatozoides y realizaron modificaciones en 20 regiones clave de su genoma. Estas regiones contenían genes improntados que impedían el desarrollo de los embriones bi-paternales.
Usando herramientas de edición genética, los científicos eliminaron las marcas que silenciaban o activaban ciertos genes de manera dependiente del origen parental. Luego, introdujeron estas células modificadas en óvulos previamente enucleados, a los que se les había retirado el material genético, creando embriones con sólo ADN masculino.
El resultado fue asombroso: varios embriones lograron desarrollarse e incluso, algunos ratones sobrevivieron hasta la adultez. El experimento demuestra que la impronta genética es la principal barrera para la reproducción bi-paternal en mamíferos y que su modificación puede hacer viable este tipo de descendencia.
A pesar del éxito, la tasa de supervivencia de los ratones bi-paternales fue baja. Muchos presentaron problemas de desarrollo, como anomalías en el tamaño corporal y dificultades en la alimentación. Sin embargo, al corregir más regiones improntadas, los científicos lograron mejorar la viabilidad de los embriones.
Uno de los principales problemas encontrados fue la formación de la placenta. La impronta genética no sólo regula el desarrollo del embrión, sino también el de la placenta, un órgano esencial para la supervivencia del feto. Los investigadores resolvieron este obstáculo mediante la manipulación de un conjunto de genes involucrados en el desarrollo placentario, logrando que los embriones bi-paternales se implantaran con éxito y llegaran a término.
Otro reto importante fue la capacidad de los ratones bi-paternales para alimentarse por sí mismos tras el nacimiento. Muchos murieron poco después de nacer porque no podían succionar correctamente la leche materna. Los investigadores identificaron que esto estaba relacionado con una región improntada específica y, al modificarla, lograron que algunos ratones aprendieran a alimentarse por sí mismos, aumentando su tasa de supervivencia.
Sin espacio para la duda, este experimento abre un abanico de posibilidades en diversos campos científicos. Uno de los más evidentes es la clonación y la medicina regenerativa.
La corrección de la impronta genética podría mejorar significativamente la eficiencia de la clonación de mamíferos, una técnica que hasta ahora ha estado limitada por problemas en el desarrollo de los embriones. Si se logra aplicar este método a células madre humanas, se podría avanzar en la producción de células y tejidos personalizados para trasplantes sin el riesgo de rechazo debido a la activación de las defensas inmunológicas.
Por otra parte, el estudio podría tener implicaciones en el tratamiento de enfermedades genéticas relacionadas con la impronta. Existen varios síndromes humanos que están causados por errores en la regulación de genes improntados. Comprender mejor cómo funciona esta regulación y cómo modificarla nos acerca a terapias genéticas para corregirlas.
Otro aspecto interesante es la posibilidad de que en el futuro se pueda utilizar esta tecnología en humanos para la reproducción. Aunque este escenario todavía está muy lejos, la idea de que dos padres del mismo sexo puedan tener descendencia biológica sin necesidad de una madre gestante podría convertirse en una posibilidad real en el futuro.
Desafíos éticos y filosóficos
Como ocurre con todos los avances en biotecnología, este estudio plantea preguntas éticas profundas. ¿Deberíamos aplicar esta tecnología a la reproducción humana? ¿Cuáles serían las consecuencias sociales y culturales de permitir la reproducción bi-paternal o bi-maternal en humanos?
Algunos estudiosos de la ética argumentan que modificar la impronta genética en humanos podría tener efectos impredecibles a largo plazo. Aunque el experimento con ratones fue exitoso, todavía no se comprende completamente cómo estas modificaciones podrían afectar el desarrollo en generaciones futuras.
Otro debate surge en torno a la posible manipulación de la reproducción humana con fines no médicos. Si en el futuro esta tecnología permite a parejas del mismo sexo tener hijos biológicos sin intervención de óvulos o espermatozoides externos, ¿estaríamos ante una redefinición fundamental de la reproducción humana?
Más allá de la ética, también hay cuestiones de seguridad científica. La baja tasa de éxito y las anomalías observadas en los ratones bi-paternales indican que todavía estamos en los prolegómenos de cualquier tipo de aplicación segura en humanos. Antes de ello será necesario un análisis riguroso de los posibles efectos secundarios de estas modificaciones genéticas.
Los que nos queda claro es que el experimento de los ratones bi-paternales marca un antes y un después en la biología reproductiva. Nos demuestra que las reglas que creíamos inmutables en la reproducción de los mamíferos pueden ser reescritas con la edición genética.
A corto plazo, este descubrimiento podría tener aplicaciones prácticas en la medicina regenerativa y la clonación. A largo plazo, podría transformar nuestra comprensión de la reproducción y abrir la puerta a formas completamente nuevas de concebir la vida.
Pero, como ocurre con todos los grandes avances científicos, el poder de la biotecnología debe ir acompañado de un debate ético responsable. El futuro de la reproducción podría estar en nuestras manos, pero la pregunta clave sigue siendo: ¿qué haremos con este conocimiento?