Las funciones reproductivas y endocrinas del ovario implican interacciones espacialmente definidas entre poblaciones celulares especializadas. A pesar de la importancia del ovario en la fertilidad y la salud endocrina, los atributos funcionales de las células ováricas no están caracterizados en gran medida.
Durante años, los científicos han tratado de crear un ovario artificial humano, restaurando la fertilidad en pacientes sin otras opciones. El primer mapa celular de un ovario humano, desarrollado recientemente en la Universidad de Michigan, Ann Arbor, representa un gran salto adelante en esa búsqueda.
La ingeniera biomédica Ariella Shikanov, PhD, profesora asociada de la Universidad de Michigan indico que no se puede construir algo si no tienes el plano. Ella ayudó a crear lo que los científicos llaman un atlas del ovario. Al crear un mapa o un atlas, ahora podemos seguir lo que la naturaleza creó, diseñar los componentes básicos de un ovario y construir una estructura similar a la naturaleza, señaló.
Hasta ahora, el concepto de un ovario artificial solo ha tenido éxito en ratones, con el desarrollo de un ovario protésico impreso en 3D que permitió a los ratones esterilizados tener crías. Los investigadores esperan que la tecnología de ovario humano artificial pueda algún día ayudar a las mujeres que quedan infértiles después del tratamiento contra el cáncer, así como a las pacientes que no responden a los tratamientos de fertilidad y a las que tienen insuficiencia ovárica prematura.
Shikanov cree que esta investigación irá aún más lejos, proporcionando un recurso valioso a los científicos que estudian enfermedades y otras afecciones relacionadas con el ovario. Cada vez que la gente piensa en el ovario, si es que piensa en ello, por lo general piensa en la fertilidad, el ovario es mucho más. Además de producir y transportar los óvulos no fertilizados de una mujer durante su vida, el ovario también es responsable de la función endocrina, es decir, la producción de estrógeno y progesterona, que además de apoyar la salud reproductiva, ayudan a mantener la salud cardiovascular, ósea y mental de la mujer.
Debido a que las personas no suelen donar sus ovarios, no hay muchos disponibles para la investigación, especialmente de mujeres más jóvenes en edad reproductiva, los científicos se propusieron construir un recurso. Describieron su trabajo en Science Advances.¹
Para crear su atlas, los investigadores estudiaron dos ovarios de donantes premenopáusicas, perfilando 18.000 genes en 257 regiones. A partir de tres ovarios de donantes adicionales, también generaron datos de secuenciación de ARN de una sola célula para 21.198 células.
Identificaron cuatro tipos principales de células y cuatro subtipos de células inmunitarias en el ovario. La toma de muestras de diferentes áreas del ovario reveló distintas actividades genéticas para los ovocitos, las células de la teca y las células de la granulosa, lo que amplió la comprensión de los científicos sobre los programas moleculares que impulsan el desarrollo del folículo ovárico.
Según Jun Z. Li, presidente asociado del Departamento de Medicina Computacional y Bioinformática de la Universidad de Michigan, coautor del estudio, lo que es único del trabajo es el enfoque en el análisis espacial y de una sola célula. En concreto, utilizando un método relativamente nuevo llamado transcriptómica espacial, les permitió ver qué genes se están activando y dónde. "Estamos construyendo la disposición espacial de las células en el ovario", dijo Li. "Este análisis espacial es como decir: 'Déjame ver dónde estás y quién es tu vecino'".
Sus hallazgos se basan en otras investigaciones genéticas y celulares en el campo, anotó Li. Los ingenieros biomédicos de otras áreas de la medicina están aplicando tecnologías similares a otros órganos, como el corazón, la mama y los huesos, como parte de un proyecto más amplio llamado Atlas de Células Humanas.
Avance de la investigación sobre la salud de la mujer
Históricamente, la investigación sobre la salud de la mujer ha estado infrafinanciada y subrepresentada, pero los autores creen que su atlas del ovario es un importante paso adelante.
"Hay muchas preguntas biológicas para las que no sabemos las respuestas sobre el ovario", dijo Shikanov.
Uno de los mayores misterios es por qué tantos óvulos nunca llegan a ser fertilizables. Cada hembra humana nace con alrededor de uno a dos millones de folículos ováricos. Cada folículo lleva un óvulo inmaduro. Alrededor de la pubertad, dos tercios de estos folículos mueren. Y la mayoría de los que quedan nunca se convierten en óvulos fertilizables.
La mayoría de estos folículos simplemente crecen y secretan hormonas o sufren atresia. Una pregunta que queríamos entender es, ¿qué determina un óvulo que puede crecer, ovular y convertirse en un óvulo fertilizable y potencialmente convertirse en un nuevo ser humano a partir de uno que no lo hace.
Otra gran pregunta que tienen los investigadores es, ¿qué está sucediendo con otros tipos de células en el ovario, las células de soporte que producen hormonas endocrinas? ¿Dónde se encuentran y qué proteínas y ARN producen? Su investigación comienza a desentrañar algunas de estas preguntas y sienta las bases para futuros estudios.
"Queríamos analizar las firmas transcripcionales de regiones específicas y luego hacer un análisis bioinformático y realmente combinar la estructura, la función y las firmas transcripcionales", dijo Shikanov.
Conocer las firmas transcripcionales puede ayudar a los investigadores a comprender los mecanismos de la enfermedad y luego desarrollar tratamientos para estas enfermedades.
Este atlas espacial y unicelular combinado sirve como recurso para futuros estudios de células raras y estados patológicos en el ovario.
Referencia
ANDREA S. K. JONES, D. FORD HANNUM, JORDÁN H. MACHLIN, ANSEN TAN, QIANYI MA, NICOLE D. ULRICH, YU-CHI SHEN, MARÍA CIARELLI,, VASANTHA PADMANABHAN,, ARIELLA SHIKANOV, et al. Cellular atlas of the human ovary using morphologically guided spatial transcriptomics and single-cell sequencing..Sci. Adv.10 (14),eadm7506(2024).DOI:10.1126/sciadv.adm7506
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