Los cachorros retorciéndose y ladrando en el laboratorio de Alexander Travis no parecen maravillas médicas. Pero estas maravillas peludas son los primeros perros que nacen utilizando la fertilización in vitro, un proceso que se ha tardado más de 30 años en desarrollarse para los caninos.
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La fertilización in vitro (FIV) es el proceso de fertilizar un óvulo con esperma en un laboratorio. Lo hemos estado haciendo con éxito en humanos y en algunos otros animales desde la década de 1970, pero los científicos estaban luchando por descubrir cómo funciona para los perros. La técnica podría ayudar a salvar especies caninas en peligro de extinción en la naturaleza y, en combinación con técnicas de edición de genes, incluso podría ayudar a que las razas domésticas sean más saludables.
"La gente ha estado trabajando en esto desde que se inventó la FIV", dice Travis, biólogo reproductivo de la Universidad de Cornell. "Nadie ha progresado con la FIV en el perro. Este es el primer éxito".
El problema se debió en parte a que los biólogos estaban haciendo experimentos basados en ciencia incompleta, en particular, un artículo publicado en 1978 en la revista Gamete Research que sugería que el magnesio disminuía la velocidad de los espermatozoides.
El esperma de perro se parece al esperma humano, pero a diferencia de la versión humana, el esperma de perro no está listo para fertilizar un óvulo de inmediato. Esto se debe a que el esperma del perro tiene una capa de colesterol que cubre su cabeza, donde se guarda la información del ADN. Cuando los espermatozoides viajan a través del útero de una perra, las sustancias químicas, incluido el magnesio, rompen esa capa. Si el recubrimiento permanece intacto, el ADN del esperma no puede fertilizar el óvulo.
Ese mismo baño de químicos le dice al esperma que mueva la cola, que actúa como una hélice, ayudándolo a excavar en el óvulo para que pueda depositar ese ADN. Con el magnesio, los espermatozoides pueden nadar más rápido y penetrar más fácilmente en el óvulo.
Durante la fertilización in vitro, el esperma está en un tubo de ensayo y no en el útero, por lo que los científicos tuvieron que recrear el baño químico dentro del cuerpo del perro. Pero ningún otro científico pensó incluir el magnesio debido al artículo de 1978. Sin él, puedes poner un esperma de perro junto a un huevo y no pasará nada.
"¿Por qué no magnesio? Todos están usando este medio sin cuestionarlo, y fue inventado en la década de 1970", dice la autora principal del artículo, Jennifer Nagashima, bióloga reproductiva en el laboratorio de Travis y miembro del Programa Conjunto de Capacitación para Graduados entre el Smithsonian. Conservation Biology Institute y Cornell's Atkinson Center for a Sustainable Future.
"Regresamos y lo miramos", dice Nagashima. "Definitivamente es una lección de vida, ahora cuestiono todo".
De los siete cachorros, dos son de una madre beagle y un padre cocker spaniel, y cinco son de parejas de padres y madres beagle. (Mike Caroll, Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de Cornell) Investigadores anteriores también confiaban en el proceso de FIV humana para diseñar el proceso del perro, pero nuestros sistemas reproductivos tienen algunas diferencias notables que no se tuvieron en cuenta. Los humanos ovulamos aproximadamente una vez al mes, lo que significa que los ovarios liberan un óvulo que está listo para la fertilización. Pero los perros solo ovulan una o dos veces al año, y sus huevos no son inmediatamente viables.
Al confiar en la línea de tiempo de un cuerpo humano para trabajar con perros, los científicos estaban retirando los huevos de la perra demasiado pronto. En cambio, el equipo descubrió que los óvulos de los perros deben permanecer dentro de sus oviductos (trompas de Falopio en humanos) durante un tiempo antes de que estén listos para la FIV.
Cuando Nagashima y sus colegas retiraron los óvulos justo después de la ovulación, ninguno de los óvulos fertilizó. Pero cuando esperaron cuatro días, el 80 por ciento de los óvulos fertilizados, el equipo informa esta semana en PLOS ONE .
Después de extraer los óvulos del útero del perro, los científicos los colocaron en un cultivo con el esperma y esperaron aproximadamente 48 horas para que la mezcla creara nuevas células, lo que significa que estaba en camino de convertirse en un feto de perro. Estas células fueron retiradas de la placa de Petri, congeladas y luego implantadas en un perro sustituto.
De 19 embriones fertilizados, siete pequeños cachorros de mezcla de beagle nacieron el 10 de julio, después de décadas de investigación.
"Escuchas esos primeros gritos, y ese es un sentimiento bastante bueno", dice Travis. El siguiente paso es aprender a eliminar los huevos de perro sin realizar una cirugía mayor.
Al avanzar la tecnología de FIV para perros, los científicos podrían aumentar las poblaciones de especies caninas en peligro de extinción, dice Margaret Root Kustritz, especialista en reproducción de pequeños animales en la Universidad de Minnesota. Los cánidos en peligro de extinción que no están dispuestos o no pueden procrear de la manera habitual podrían servir como donantes de óvulos, asegurando así que sus valiosos genes continúen en la próxima generación.
La FIV también podría usarse para reducir la enfermedad en perros domésticos. En la actualidad, muchas razas puras padecen trastornos genéticos que podrían eliminarse con la FIV y las modernas herramientas de edición de genes. Dicha investigación puede incluso ayudar a nuestra comprensión de las enfermedades humanas. Si bien los chimpancés están más cerca de nosotros genéticamente, compartimos más de 350 rasgos de enfermedad con los perros, que es el doble que cualquier otra especie.
"Ese es un gran paso positivo", dice Root Kustritz. "Cada estudio que nos ayuda a comprender mejor la biología reproductiva normal nos ayuda a pensar en cómo podríamos usar ese conocimiento para ayudar a los animales y a los humanos".
Nucharin Songsasen (izquierda) y Jennifer Nagashima del Smithsonian Conservation Biology Institute llevan a pasear a tres de los cachorros de FIV. (Jefferey MacMillan)
