Científicos producen ratones sanos a partir de espermatozoides guardados en el espacio durante 6 años

Se inyecta esperma espacial en ovocitos de ratón.

Se inyecta esperma espacial en ovocitos de ratón.
Imagen: Teruhiko Wakayama, Universidad de Yamanashi

El experimento biológico más largo jamás realizado en la Estación Espacial Internacional ha expuesto la sorprendente durabilidad del esperma de ratón liofilizado cuando se expone a la radiación espacial.

Es el año 2189. Con el lanzamiento de Generation Starship Tycho A sólo unos meses de distancia, el ritmo de los preparativos había adquirido un ritmo frenético. La gerente de operaciones, Prisha Tengku, estaba finalizando la instalación de 10 cámaras de útero exosomáticas cuando notó una caja extraña escondida en la esquina del laboratorio de criogen. Tengku, curioso en cuanto a su contenido, examinó la caja y encontró 10 ampollas de vidrio llenas de una sustancia blanquecina. Las etiquetas identificaron que los recipientes contenían esperma humano liofilizado, que se había preparado en el año 2038 y se mantuvo a bordo de la Estación Espacial III Lagrange2 desde entonces.

Tengku se sintió tentado de inmediato a desechar las muestras de 151 años. No hay forma, pensó, de que los espermatozoides expuestos al espacio durante tanto tiempo puedan sobrevivir a toda esa radiación. Además, las muestras liofilizadas se almacenaron a temperatura ambiente, sin una carcasa protectora especial. Sin embargo, decidió comprobar inteligentemente la literatura para ver si existía una fecha de vencimiento para este tipo de cosas. No surgió nada en la literatura científica reciente, por lo que amplió su investigación, lo que resultó en el descubrimiento de un artículo oscuro de 2021 que apareció en Science Advances.

La papel, en coautoría de Teruhiko Wakayama del Centro de Biotecnología Avanzada de la Universidad de Yamanashi en Japón, describe un experimento en el que el esperma de ratón liofilizado permaneció viable después de pasar casi seis años a bordo de la Estación Espacial Internacional. Se sabe que la radiación espacial ionizante daña el ADN celular y desencadena mutaciones heredables potencialmente perjudiciales. Los investigadores tenían como objetivo determinar los efectos a largo plazo de la radiación espacial en los espermatozoides de los mamíferos almacenados en la Estación Espacial Internacional y cómo esta exposición podría afectar la reproducción normal.

Tengku recordó escalofriantemente que se trataba de la misma estación orbital que fue aniquilada por basura espacial errante en 2029. Hizo una pausa y se dio cuenta de que Wakayama y sus colegas estaban haciendo un trabajo importante, preparando el escenario para misiones espaciales a largo plazo a la Luna y Marte. y ahora el inminente lanzamiento de Generation Starship

Tycho al espacio interestelar. Profundizando, Tengku encontró una entrevista de junio de 2021 con Wakayama, en la que le escribió al reportero científico de Gizmodo George Dvorsky en un correo electrónico.

“Dentro de cientos de años, cuando los humanos vivan en otro planeta, tendremos que traer animales domésticos, como perros y gatos”, escribió Wakayama. “Para mantener esas especies o cepas, tendremos que traer muchos animales para evitar la endogamia, pero será demasiado caro. Sin embargo, si trae esperma liofilizado, y ovocitos si es posible, puede mantener esas especies sin el costo de transporte “.

En teoría, la misma estrategia podría aplicarse a los humanos, en caso de que los futuros exploradores espaciales requieran una forma segura, barata y conveniente de almacenar esperma.

Los espermatozoides de ratón se liofilizaron en ampollas de vidrio y se conservaron en la ISS durante 5 años y 10 meses.

Los espermatozoides de ratón se liofilizaron en ampollas de vidrio y se conservaron en la ISS durante 5 años y 10 meses.
Imagen: Teruhiko Wakayama, Universidad de Yamanashi

No es fácil estudiar este tipo de cosas, ya que la ISS tiene una escasez de congeladores y transportar tanques de nitrógeno líquido al espacio es costoso y oneroso. En cambio, Wakayama y su equipo tuvieron la idea de liofilizar esperma de ratón como sustituto, ya que estas muestras se pueden almacenar fácilmente a temperatura ambiente y no re querirían la atención constante de los astronautas. Las muestras desprotegidas simplemente se quedaron en la estación espacial durante años, absorbiendo lentamente la radiación espacial.

El proceso de liofilización utilizado en el estudio “es similar al café instantáneo o las frutas liofilizadas”, explicó Wakayama. “Solo tienes que agregar agua” y se puede usar “inmediatamente”. El proceso de liofilización mata los espermatozoides, pero cuando se rehidratan y se inyectan en un óvulo de ratón, los espermatozoides aún pueden fertilizar el óvulo, que luego se desarrolla normalmente, dijo.

Para el experimento, las muestras de esperma liofilizado de 12 ratones se enviaron a la ISS en cápsulas pequeñas y ligeras. Se almacenaron muestras idénticas, que sirvieron como controles, en el Centro Espacial Tsukuba de la Agencia Espacial Japonesa en condiciones similares, salvo por exposición al espacio.

En 2014, exactamente nueve meses después, se devolvieron algunas muestras a la Tierra para determinar si el experimento estaba funcionando, y así fue. Otro lote fue devuelto a la Tierra después de dos años y nueve meses, y el último lote después de cinco años y 10 meses, lo que sucedió en 2019. Es el experimento biológico más largo jamás realizado en la ISS.

De vuelta en la Tierra, Wakayama y sus colegas estudiaron los espermatozoides y midieron la cantidad de radiación que habían absorbido las muestras. Hicieron pruebas para ver si el ADN en los núcleos de los espermatozoides había sufrido algún daño, y encontraron que la radiación tenía un efecto mínimo. Los embriones producidos por los espermatozoides rehidratados tenían una calidad ligeramente inferior en comparación con los controles en la Tierra, pero, sorprendentemente, se convirtieron en 168 ratones bebés, que parecían todos normales. Un análisis más detallado de los ratones bebés con herramientas de secuenciación de ARN no mostró anomalías en la expresión genética. Algunos de estos ratones fueron criados hasta la madurez y pudieron producir sus propios bebés sanos.

Embriones cultivados para demostrar si esos embriones pueden desarrollarse normalmente.  Esta imagen muestra embriones en estadio de 8 células de buena calidad derivados del esperma espacial.

Embriones cultivados para demostrar si esos embriones pueden desarrollarse normalmente. Esta imagen muestra embriones en estadio de 8 células de buena calidad derivados del esperma espacial.
Imagen: Teruhiko Wakayama, Universidad de Yamanashi

El equipo también realizó un experimento de control en el suelo, en el que los espermatozoides liofilizados se expusieron a rayos X. Este experimento mostró que los espermatozoides liofilizados “tienen una fuerte tolerancia a la radiación”, dijo Wakayama. Este resultado, combinado con los hallazgos del experimento de la ISS, llevó al equipo a concluir que “el esperma se puede conservar durante al menos 200 años en la ISS”, como explicó.

Con este experimento completo, Wakayama ya está buscando realizar experimentos similares en la estación espacial lunar Gateway propuesta por la NASA, que se planea poner en órbita alrededor de la Luna.

La descendencia sana, e incluso una generación posterior de ratones, se derivaron de los espermatozoides espaciales.

La descendencia sana, e incluso una generación posterior de ratones, se derivaron de los espermatozoides espaciales.
Imagen: Teruhiko Wakayama, Universidad de Yamanashi

“En el espacio, hay dos ambientes diferentes: uno es la radiación espacial y el otro la gravedad cero … y queremos saber si los embriones de mamíferos pueden desarrollarse bajo gravedad cero o no”, dijo, y agregó que la propuesta para este experimento era aprobado por la NASA y JAXA en 2015. Señaló que los embriones de ratón congelados en etapa temprana se lanzarán a la ISS en agosto de 2021, que los astronautas descongelarán y cultivarán bajo gravedad cero. Wakayama dijo que “no puede esperar” para ver los resultados de este experimento.

Terminada su investigación sobre el tema, Tengku volvió a considerar sus muestras de esperma liofilizado de 151 años. Como sugirió el antiguo artículo de Science Advances, aún deberían estar bien e incluso durar otros 50 años. Décadas más tarde, cuando GS Tycho todavía estaba en camino al exoplaneta Kepler-452b, Tengku usó estas muestras para producir la población de Wallace de la tripulación, pero esa es otra historia.

Más: El primer estudio detallado de cómo se comportan los ratones en el espacio revela un zoom extraño y coordinado.

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