Viernes, 26 de enero de 2024. Uno de los hechos más conocidos de la biología es que, en especies sexuales como la nuestra, para generar un nuevo ser vivo es necesario un gameto femenino y uno masculino. Es decir, un óvulo y un espermatozoide.
La teoría es sencilla: durante la fecundación, el espermatozoide penetra al óvulo u ovocito y lo activa. El ovocito es el que cuenta con la maquinaria necesaria para llevar a cabo los primeros estadios del desarrollo embrionario temprano, hasta que el propio embrión se activa. A partir de ese momento es capaz de generar sus propias proteínas, codificadas por los genes heredados de la madre y del padre.
Pero ¿qué ocurre si lo que activa al ovocito no es el espermatozoide?
No se trata de magia, sino que es factible de lograr en el laboratorio. Diversos métodos (adición de agentes químicos, la utilización de pequeñas corrientes eléctricas) producen un efecto similar en el ovocito a la penetración del espermatozoide.
Como resultado, se genera una cascada de actividades intracelulares. Y al final, obtenemos un “partenote” o “ginogenote”, que no es otra cosa que un embrión que cuenta únicamente con una sola copia del genoma heredado de la madre.
Por otra parte, cuando el ovocito es ovulado, no ha completado la segunda división meiótica. Para completarla, necesita ser fecundado o activado. Si esta segunda división no se produce, se puede generar un embrión “partenote diploide”. ¿Qué quiere decir esto? Que contará con las dos copias del genoma que se esperarían en un embrión clásico… con la diferencia de que ambas serán de origen materno.
La pregunta del millón es si estos partenotes que cuentan con dos copias del genoma de origen materno se pueden desarrollar y dar lugar a un animal vivo. La respuesta es negativa: para obtener descendencia es necesaria una copia del genoma materno y otra del paterno. Aunque, según algunos estudios, los partenotes son capaces de desarrollarse in vitro igual que los embriones clásicos. Además, en el caso de los ratones, cuando los partenotes se transfieren al útero de una hembra, llegan a desarrollarse más allá de la implantación.
Pero si los partenotes cuentan con la misma dotación génica que los embriones clásicos (son diploides, tienen dos copias del genoma), ¿por qué su desarrollo se para?
La importancia de los genes improntados
En los mamíferos ocurre un fenómeno que se denomina “impronta genómica” que escapa a las normas de la genética clásica. Normalmente contamos con dos copias de cada gen (alelos), una heredada de la madre y otra del padre. Estas dos copias se expresan a la vez, pero una domina sobre la otra. Hay genes que no se rigen por estas normas y solo se expresa una de las dos copias. Estos genes se dice que están improntados. Eso quiere decir que cuentan con marcas epigenéticas que hacen que solo se exprese uno de los dos alelos. Estos genes improntados son fundamentales durante el desarrollo temprano embrionario y de la placenta.
Ahí está la respuesta: si un partenote no cuenta con la copia del genoma paterno, aquellos genes improntados en los que solo se exprese la copia paterna no van a estar presentes. Por lo tanto, habrá fallos en el desarrollo del embrión y en la placenta que harán que el embrión sin padre no sea viable.
Pese a todo lo expuesto hasta ahora, la ciencia ha logrado desarrollar ratones sin padre.
Gracias al desarrollo de herramientas de edición génica, en los últimos años se ha conseguido obtener descendencia a partir de partenotes, generados de óvulos no fecundados. Esto se ha logrado modificando la expresión de algunos genes improntados claves para el desarrollo. Se ha visto también que la esperanza de vida de estos ratones que cuentan únicamente con genes de origen materno es mayor. Viven de media 186 días más, es decir, ¡un 30 % más!
¿El gameto femenino es esencial para la vida?
Hasta ahora solo hemos hablado de ginogenotes, pero los “androgenotes” también existen. Se trata de embriones que contienen únicamente copias del genoma paterno. En este caso, para generarlos se necesita un óvulo sin núcleo. Recordemos que el ovocito es la célula que cuenta con la maquinaria necesaria para el desarrollo embrionario inicial, hasta que el propio embrión es capaz de generar sus propias proteínas.
Se ha visto que los androgenotes tienen menores tasas de desarrollo que los partenotes o ginogenotes, y la descendencia muere en las primeras 48 horas de vida
De ahí se deduce que el gameto femenino es esencial para la vida.
El estudio de los partenotes sirve no solo para entender la función de los genes improntados en los primeros estadios del desarrollo embrionario, sino que es relevante en muchas áreas de conocimiento. Por ejemplo, la activación del ovocito es un proceso clave en la clonación. Además, diversos estudios han conseguido aislar células madre procedentes de embriones partenogénicos y diferenciarlas en diferentes tipos celulares (como células nerviosas, musculares). Esto ha permitido generar grandes avances en el campo de la terapia celular.
Julieta G Hamze es Investigadora postdoctoral Margarita Salas en el Laboratorio de Ingeniería Genómica Animal del INIA-CSIC donde estudiamos mediante la edición génica diversos procesos implicados en la fecundación y el desarrollo embrionario temprano desde un enfoque multiespecie. Doctora en Biología y Tecnología de la Salud Reproductiva por la Universidad de Murcia (UMU) (2016-2020) donde desarrollamos un modelo tridimensional que imita la forma del ovocito para el estudio de los mecanismos moleculares implicados en la interacción entre gametos. Durante este periodo realicé una estancia en Dublín, Irlanda en la UCD. Durante este periodo trasladamos el modelo desarrollado para la especie porcina a la especie bovina. En 2015-2016 realicé el Máster en Biología y Tecnología de la Salud Reproductiva en la UMU y soy Biotecnóloga de formación (2010-2014) por la Universidad Miguel Hernández de Elche.
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