9 ¿CUANDO COMIENZA LA VIDA HUMANA?
Este capítulo es la traducción de un artículo publicado en la revista DISCOVER que dedicó toda la edición de Mayo del 2004 al tema de qué se ha determinado científicamente del comienzo de la vida humana.
¿CUANDO COMIENZA LA VIDA HUMANA?
El óvulo “bueno”.
Determinar cuándo comienza la vida es complicado debido a que es un proceso que comienza meses antes de que un espermatozoide encuentre a un óvulo.
Por Stephen S. Hall
Revista DISCOVER vol. 25 núm. 05 | mayo de 2004 | biología y medicina
Traducido por Lisandro Reyes A
Poco antes de las 10:30 en una tarde reciente, con una luna casi llena, luminosa, Jonathan Van Blerkom subió a su automóvil, tomó el camino de entrada a la autopista y endilgó a través de los tranquilos barrios de Denver para ir a comprobar la suerte de unos valiosos óvulos humanos. Habían sido inseminados esa mañana, y algunos de ellos deberían ser ya, embriones unicelulares. El día de Van Blerkom había comenzado más de 16 horas antes, pero como el desarrollo humano trabaja día y noche, Van Blerkom también tiene que hacerlo. Cada atardecer, fines de semana incluidos, hace ese viaje de cinco minutos para hacer una de las cosas que mejor sabe hacer: observar embriones muy nuevos, sólo horas después de la fecundación y decidir si hay alguna probabilidad de que se conviertan en bebés.
Los embriones se habían estado incubando durante todo el día en un pequeño laboratorio de Endocrinología Reproductiva de Colorado, una clínica de fertilidad privado donde Van Blerkom, profesor de la Universidad de Colorado, colabora con los médicos de fertilización in vitro para ayudar a aumentar las posibilidades que las parejas infértiles puedan tener hijos. Él mismo no es un “doctor en FIV (Fertilización In Vitro)”. Él es un científico con una apasionada, si no obsesiva, curiosidad acerca de los factores biológicos que permiten a un óvulo crear a un ser humano. Irónicamente, ese interés también le hizo un experto en todas las cosas que pueden ir mal con un óvulo y condenar al fracaso un embarazo — incluso antes de que comience.
Esta noche, Van Blerkom vino a comprobar el estado de los ocho óvulos que fueron extraídos por la mañana de una mujer persistentemente estéril y que poco después fueron mezclaron con esperma del marido. La mujer había tenido varios tratamientos anteriores de FIV en otra clínica sin conseguir un embarazo, y Van Blerkom no era particularmente optimista acerca de este nuevo intento, “Tal vez ella es el problema”, dijo en voz baja, cuando llegó al laboratorio.
Van Blerkom — vestido con pantalones vaqueros azules y una camisa azul abotonada, con su pelo largo y canoso cuidadosamente escobillado — tomó cuidadosas precauciones para mantener los óvulos calientes durante este proceso de evaluación nocturna. Activó calefactores especiales y esperó unos 15 minutos hasta que el aire filtrado bajo la campana protectora — donde él inspeccionaría los embriones nacientes bajo un microscopio — llegara a 95 grados Fahrenheit. Entonces tomó varios discos pequeños de plástico de la incubadora y comenzó a observar detenidamente los óvulos.
En la mayor parte de los dos últimos decenios, embryologistas dedicados a los humanos, han estado observando óvulos y embriones tempranos intentando decidir cuales son “buenos” y cuáles no, qué embriones parecen tener más probabilidades de producir un bebé viable después de su implantación y cuales están destinados al fracaso. Estos juicios tradicionalmente han implicado más arte que ciencia, como lo evidencia un procedimiento que tiene una tasa de éxito de menos del 34 por ciento. Van Blerkom ha pasado los últimos 25 años intentando introducir lógica científica en estos juicios visuales, que duran no más de 30 segundos.
Bajo el microscopio, los óvulos aparecen como puntos oscuros en un campo de células amontonadas. “Tiene un par ya fecundados”, destacó, separando desechos con una delgada pipeta. A continuación, se trasladó a un segundo microscopio Leica más poderoso, conectado a un monitor de vídeo. Uno por uno, ocho óvulos humanos, tan grande como la Luna de esa noche de Colorado, se vieron en la pantalla.
“Esto es después de 10 horas la inseminación”, dijo Van Blerkom. “Allí, se puede ver el pronucleo”. En la pantalla se veía el enorme y voluminoso globo del óvulo femenino, su gelatinoso interior, o citoplasma, suave y uniformemente granulado, y allí, justo debajo del ecuador del óvulo, dos círculos, apenas visibles, como una yema de huevo, rodeando cada ADN masculino y femenino, meros espejismos de material genético, muy próximos uno de otro, casi tocándose. Cada gameto — óvulo y espermatozoide — prepara su paquete con la mitad del material genético, conocido como el pronúcleo. Una de las primeras tareas organizativas del desarrollo humano es reunir a estos dos paquetes. La proximidad del pronúcleo masculino y femenino en la pantalla, representa la escena final de un viaje de un día entero — una larga migración del ADN de la esperma hasta el sitio del pronúcleo femenino, para que los cromosomas masculinos y femeninos puedan “acercarse y fundirse en uno,” como un embriólogo del siglo XIX lo decía poéticamente. Esta fusión produce un cromosoma humano completo y conduce a la primera división de la célula humana.
A pesar de que varios de los primeros embriones se veían homogéneos y equilibrados, Van Blerkom no era optimista. “Ella (su paciente) no tiene buena calidad de óvulos”, dijo. Cuando le pregunté cómo podía saberlo, contestó, “Basta mirar la calidad del citoplasma en los óvulos no fertilizados. Ellos se ven en mala forma. No son óvulos normales”.
“Mira este”, continuó. “Tiene el citoplasma muy desorganizado”. Y en verdad, a medida que más óvulos llenaban la pantalla del monitor — algunos fecundados, muchos no — se veía que los óvulos tenían frecuentemente grandes vacuolas, o burbujas llenas de líquido, en su interior. Por experiencia, Van Blerkom sabía que, aunque esos óvulos podían ser fecundados, rara vez producían un embarazo exitoso. Incluso hay evidencias de que óvulos de aspecto normal de una mujer que también tenga óvulos anormales, pueden fallar en producir descendencia.
“Si Ud. observa estos óvulos, sabe que están diciendo algo,” Van Blerkom dijo más tarde. “Pero Ud. sólo sabe parte de lo que dicen, parte de la historia. Si fuera una idea abstracta, a nadie le importaría. Pero alrededor del mundo, miles de profesionales están observando en microscopios a miles de óvulos y preguntándose, ‘¿debo mantener a este? ’ Por lo que todos los días se toman decisiones de vida o muerte para los embriones unicelulares. Mi argumento es que esas decisiones se deberían tomar con bases biológicas”.
Durante más de 20 años, Van Blerkom ha estado intentando entender la historia que los óvulos están mostrando con su conformación, y aunque el problema está lejos de estar completo, han surgido algunas pistas nuevas, atractivas, para entender el comienzo del desarrollo del óvulo. Tanto como un estudioso académico de la biología básica del desarrollo mamífero, como consultor de FIV con acceso a óvulos y embriones humanos para fines de investigación, Van Blerkom es uno de los pocos científicos con oportunidad para impulsar una revolución en el pensamiento acerca de cómo — y cuando— comienza la vida. Ello involucra conocer la forma como se crean, cómo se forman las células-óvulo y cómo la información puesta en ellas durante su formación afecta al destino del embrión.
El estudio científico de este fenómeno, conocido como polaridad, podría revelar cómo el destino o la suerte de un embrión humano puede ser formada — y predicha — por eventos biológicos extremadamente tempranos, anteriores a la concepción por días, semanas o incluso meses. Sorprendentemente nuevos hallazgos de la investigación de Van Blerkom y de otros científicos plantean la paradójica posibilidad que la viabilidad de la vida humana puede estar definida mucho tiempo antes de la fertilización.
La noción de polaridad es bastante simple. Imagine a los óvulos femeninos (y más tarde, el óvulo fecundado) como un planeta esférico con su propia geografía biológica intrínseca. Ciertas características de esa célula — la ubicación de moléculas de proteína o mensajes de RNA o rasgos bioquímicos como el pH o incluso las estructuras conectivas internas llamadas microtúbulos — serán más prominentes en ciertas regiones, tal como en un planeta un hemisferio se contrapone a la otro, o estarán más cerca de la superficie que cerca el núcleo. Esta polaridad se ha conocido desde hace mucho tiempo en el desarrollo embriológico de animales simples como las ranas y las moscas de la fruta. Pero durante todo ese largo período, no se consideró que era relevante para el desarrollo de los mamíferos.
Sin embargo, en los últimos años, prominentes embriólogos británicos han demostrado que la polaridad ejerce enorme influencia sobre el desarrollo temprano de embriones de ratón. Y varios biólogos en este país (USA) están empujando la idea de que la polaridad tiene en el desarrollo humano consecuencias más extremas. Sostienen que la suerte de un embrión depende de la forma en que el óvulo se organiza a sí mismo, y que la polaridad en el óvulo puede predestinar ya sea el éxito o el fracaso del embarazo, antes de la concepción. Esto tiene profundas implicaciones en la comprensión del inicio de la vida, para la comprensión de por qué tantos embriones abortan espontáneamente en los primeros días después de la fecundación y también para la comprensión de por qué algunos procedimientos de FIV pueden afectar al desarrollo inicial, con posibles consecuencias en la salud a largo plazo.
Sobre todo, explica porqué los científicos que estudian el desarrollo humano buscan cada vez más temprano en el tiempo, eventos que forman al embrión humano, mucho antes de la fertilización. El impulso de la investigación, dice Van Blerkom, está empujando a la embriología a volver al reino de la biología celular, porque la suerte de los organismos está inextricablemente vinculada por encima de todo, a la calidad de una sola célula: el óvulo. “En mamíferos,” dice, “son cosas que son demasiado importantes para dejarlas al azar.” “Son cosas integradas a los óvulos”.
En el siglo XVII, cuando el médico británico William Harvey hizo su famosa afirmación: “ex ovo omnia” (“todo desde el óvulo”), los filósofos de la naturaleza creyeron que el desarrollo humano derivaba enteramente del óvulo. En comparación los espermatozoides, tanto en tamaño como en su actuar, eran insignificantes. Las investigaciones más recientes confieren respetabilidad molecular a la antigua máxima de Harvey. Contrariamente al mensaje de la genética del siglo XX, el éxito del embrión puede tener menos que ver con genes embrionarios que con las proteínas transmitidas por la madre, y también menos que ver con el ADN del embrión que con la dote maternal que el óvulo trae a la concepción.
El transcurso básico de la fertilización y su desarrollo inicial se ha conocido desde hace décadas. Cuando una célula de esperma se encuentra con una célula-óvulo (el ovocito), penetra a través de la gruesa corteza externa que rodea al óvulo (la zona pellucida), entra en el citoplasma del óvulo (la ooplasm) y traslada su ADN masculino — la mitad del número de cromosomas — a la mitad femenina, dentro de unas tres o cuatro horas. Durante esta odisea microscópica, el esperma sufre transformaciones tumultuosas, usa materiales del citoplasma – hasta ahora desconocidos – para construir un “faro” para encontrar al pronúcleo femenino. Su cabeza de ADN aumenta unas cinco veces su tamaño original y posteriormente se condensa en cromosomas. “El citoplasma,” Van Blerkom dice, “dicta lo que hace el espermatozoide”.
Una vez que los dos paquetes de ADN se fusionan en una unidad completa de 46 cromosomas, el embrión unicelular comienza a partirse, o dividirse, convirtiéndose en un embrión de dos células en alrededor de 22 a 28 horas después de la fecundación, de cuatro células un día más tarde y ocho células alrededor de tres días después. Sólo entonces los genes del nuevo embrión se activan y comienzan a funcionar. Debido a que estas células se agrupan en un grupo grumoso parecido a una baya, esta etapa del embrión se conoce como la mórula (del latín “pequeña morera”). Alrededor del cuarto día la mórula ahora de 15 a 25 células, drásticamente refuerza y sella sus conexiones con células vecinas (proceso llamado compactación) y comienza a bombear líquido a su cavidad interior. En el embrión, ahora llamado blastocito, se produce una dramática división de células, formándose una capa de células exterior y una agrupación en el interior de unas 20 a 30 células. Las células externas (la trophectoderm) se convierten en la placenta; el grupo interno de células, contiene las células-madre embrionarias, destinadas a formar todo el feto. Generalmente en el sexto día después de la fecundación, el blastocito se desprende de la corteza aún resistente del óvulo y se adhiere al útero materno.
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LOS CAMBIOS HASTA EL NACIMIENTO
378 DÍAS ANTES DEL NACIMIENTO
(~. 005 %)
ÓVULOS INMADUROS
Tres meses antes de cada ovulación, alrededor de 20 óvulos comienzan a desarrollarse en uno de los ovarios de una mujer sana que esté en la edad más fértil (de 18 a 24 años). Normalmente sólo un óvulo sobrevive y es liberado a través de un folículo que lo lleva a la superficie del ovario.
268 DÍAS ANTES DEL NACIMIENTO
(~ 11 %)
ÓVULO OVULADO
El óvulo maduro comienza un viaje de 5 a 6 días a través de la trompa de Falopio hacia el útero. Pueden ser fertilizados durante un período de 12 a 48 horas después de su ovulación. Si una mujer tiene relaciones sexuales en ese período, la probabilidad científica de fertilización es uno de tres (un 30 %).
266 DÍAS ANTES DEL NACIMIENTO
(~ 33 %)
ÓVULO FECUNDADO
La mitad de los óvulos que son fertilizados por inseminación artificial sobreviven para poder ser implantados. Algunos científicos especulan que la tasa de supervivencia es similar para el embarazo natural, pero otros científicos argumentan que esto no puede determinarse.
262 DÍAS ANTES DEL NACIMIENTO
(~ 66 %)
ÓVULO IMPLANTADO
Una vez que un óvulo se implanta por sí mismo en el útero, tiene tres en cuatro posibilidades (un 75 %) de continuar desarrollándose. Un embrión puede abortar incluso antes de que la mujer sepa que está embarazada. La mitad de estos abortos naturales son por anomalías cromosómicas del óvulo.
241 DÍAS ANTES DEL NACIMIENTO
(~ 88 %)
PRIMER TRIMESTRE
Tres semanas después de la implantación del óvulo, partes del feto comienzan a desarrollarse rápidamente. En esta etapa, el 10 % de los embriones se pierden debido a defectos cromosómicos o a una variedad de factores externos, incluyendo la desnutrición y la exposición de la madre a toxinas o enfermedades.
178 DÍAS ANTES DEL NACIMIENTO
(~ 97)
SEGUNDO TRIMESTRE
Del tercero al sexto mes del embarazo, aproximadamente 2 de cada 100 fetos no sobrevivirán (un 2 %). La mayoría de las pérdidas suelen ser menos debidas a defectos en el feto que a problemas maternales, tales como cuello uterino débil, útero defectuoso o malformaciones de la placenta.
89 DÍAS ANTES DEL NACIMIENTO
(~ 99 %)
TERCER TRIMESTRE
Biólogos del desarrollo y médicos ahora pueden tratar al feto en los últimos tres meses de embarazo, como un paciente a quien se puede realizar diagnósticos y diversos procedimientos terapéuticos, aumentando las probabilidades de supervivencia ya prometedoras.
NACIMIENTO
(~ 99,9 %)
RECIÉN NACIDO
La muerte de un bebé al nacer es rara. En ocasiones los recién nacidos mueren debido a accidentes del cordón umbilical, trauma o un embarazo que se extiende más de cuatro semanas pasados los nueve meses normales. No hay estadísticas de esas muertes.
Susan Kruglinski
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La compleja forma como se divide un embrión al inicio, como se compacta, se incuba saliéndose de la zona pellucida, luego ingeniosamente secreta moléculas que penetran las células que recubren la pared uterina a fin de implantarse en el útero y, a continuación, recluta vasos sanguíneos para nutrir la placenta y el desarrollo del feto... es una de las metamorfosis más imponentes de la naturaleza.
Pero hay un problema: es terriblemente ineficiente en los seres humanos.
Muy a menudo el proceso falla. Aunque las estadísticas sobre la tasa de fracaso de la fertilización humana no son totalmente sólidas, dada la delicadeza biológica y ética de realizar investigaciones en esta área, los números sugieren en forma consistente que, como mínimo, dos tercios (un 66 %) de todos los óvulos humanos fecundados durante la concepción normal, o bien no se implantan al final de la primera semana o más tarde abortan espontáneamente. Algunos expertos sugieren que las cifras son aún peores. John Opitz, profesor de pediatría, genética humana y de obstetricia y Ginecología en la Universidad de Utah, dijo en el Consejo de Bioética del pasado mes de septiembre, que la pérdida de embriones antes de la implantación es enorme. “Las estimaciones de pérdida van desde un 60 a un 80 por ciento en las etapas más tempranas, por ejemplo en las etapas de división.” Más aun, alrededor de un 31 % de los embriones implantados abortan, de acuerdo con un estudio del New England Journal of Medicine de 1988 encabezado por Allen Wilcox del Instituto Nacional de Ciencias de la Salud Medioambiental.
De alguna manera, debido a este rompecabezas, culturas menos sofisticadas científicamente, han sacado conclusiones, en esta espinosa cuestión, de cuándo comienza la vida. La etimología medieval de la palabra “concepción”, dice el biólogo John Biggers de Harvard, viene de la raíz Latina “capio”, que significa agarrar, sujetar o recibir en el cuerpo. En 1615 un desconocido escritor denominado Cooke escribió: “la concepción no es mas que la recepción y el abrazo de la semilla por el vientre” lo que sugiere que nociones de la concepción de siglos de antigüedad, se refieren, tal vez sabiamente, a cuando un embrión ha sido “abrazado” por el útero y sobrevive su peligrosa primera semana.
No obstante, la alta tasa de fracasos plantea preguntas éticas desafiantes. Si la vida comienza en la concepción como muchos creen, ¿por qué tantas vidas se pierden en ese mismo acto? ¿Si, como algunos eticistas argumentan, la vida naciente debe ser protegida, cómo evaluamos el grado correcto de derecho moral, de una entidad (el aparato reproductor femenino) que no logra realizar su propia función natural quizás en el 80 por ciento de las veces? Y si el destino de un organismo está realmente inscrito en las primeras indicaciones biológicas del óvulo, cómo la vida va a comenzar con los gametos?
Desde un punto de vista puramente científico, y no menos pragmático, la pregunta principal es más sencilla: por qué tantos embriones fallan en aferrarse al vientre? Pregunta que ha atormentado a los biólogos del desarrollo durante décadas, y más recientemente, ha irritado a los médicos que practican la medicina reproductiva asistida. Estudiar el inicio del desarrollo humano en el ámbito académico en los Estados Unidos, es extremadamente difícil, debido a limitaciones políticas a la investigación de embriones, por lo que parte de nuestro conocimiento en esa materia esta limitada a inferencias desde estudios en animales.
No obstante, se ha hecho cada vez más evidente que el destino de un embrión puede estar en los folículos ováricos, donde se construyen los óvulos. “Gran parte de la biología del desarrollo y la capacidad del embrión humano está determinada incluso antes de que sea fertilizado,” dice Van Blerkom. “Todo esto sucede en la etapa unicelular, que es cuando se determina la suerte del embrión”.
Tal pensamiento invalida supuestos de larga data en el mundo de la biología. El desarrollo de los mamíferos en un tiempo se consideró que era esencialmente diferente del desarrollo embriológico de las moscas de la fruta, ranas, gusanos y otros organismos de laboratorio, donde las polaridades bien definidas en el óvulo — mayores concentraciones de una proteína en una zona de los óvulos que en otra — disponen aspectos fundamentales del cuerpo como la cabeza y la cola, o el tórax y el vientre. Los mamíferos parecían exentos de estas reglas para crear un cuerpo. En el ratón, se había demostrado en los años setenta y ochenta que si se divide un embrión en la fase bi-celular, cada célula resultante tenía la capacidad de desarrollar un organismo completo. Si el óvulo era indeleblemente grabado con información asimétrica que determina inequívocamente el desarrollo, continúa el argumento, cómo pueden separarse dos células embrionarias y todavía ser capaces de producir individuos normales? “Experimentos con animales llevaron a la conclusión de que los óvulos de mamíferos no tienen polaridad, pero creo que eso es una enorme falacia,” dice David Albertini, un biólogo del desarrollo de la Universidad de Tufts en Boston. Una respuesta posible, añadió, es que los embriones de mamíferos se forman con polaridad pero también mantienen una cierta flexibilidad en el desarrollo.
En estos días, en la medida en que biólogos como Van Blerkom, Albertini y una escuela de magníficos embriólogos Británicos con sede en Oxford y Cambridge, han comenzado a observar a los embriones tempranos, han comenzado a catalogar a una cantidad de polaridades muy tempranas que afectan tanto a la capacidad del óvulo como a la forma del desarrollo embrionario posterior. Las implicancias de la polaridad llegan más allá de los límites de la academia. Por ejemplo, Van Blerkom y Albertini tienen un desacuerdo caballeresco acerca de que las investigaciones recientes podrían filtrarse a la discusión pública muy rápido, porque plantean la posibilidad de que algunas conocidas técnicas de FIV podrían tener implicaciones en la salud a largo plazo de los niños concebidos en el laboratorio. De hecho, en la noche que Van Blerkom había inspeccionado los óvulos fertilizados en la clínica de Denver, hizo este desacuerdo claro en el momento que mantuvo la micro pipeta para que yo la viera. Destacó por sobre su hombro, “esto es lo que utilizo para sacar las células que David Albertini dice que no debería sacar.”
Y con eso, empezó a arranar las células granulosas que se aferraban a los óvulos, para obtener una mejor vista en el microscopio de los embriones nacientes, para ver si se estaban desarrollando adecuadamente. En tres días, más o menos, esos embriones limpiados ya podrían ser implantados en el vientre materno.
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LA CÉLULA DE ESPERMA
La polaridad comienza en las células de sexo. La célula-óvulo femenina es en sí misma, un enorme universo bioquímico, con un citoplasma complejo y sofisticado. La célula de esperma, es por el contrario, un poco más que ADN atado a un motor fuera de borda. (!) No obstante, del 15 por ciento de las parejas que tienen problemas de infertilidad, aproximadamente la mitad de los problemas pueden atribuirse al varón, la mayoría por la calidad genética de los espermatozoides.
Durante la cuarta semana del desarrollo embriológico se forman los espermatozoides que permanecen inmaduros hasta la pubertad. En esa época el hombre comienza a producir espermatozoides haploides— esto es, células sexuales con la mitad del complemento normal de 46 cromosomas. Por lo tanto, cuando una célula de esperma entrega su carga genética en la fertilización, el óvulo unicelular consigue la totalidad de los 46 cromosomas. Durante la formación de los espermatozoides pueden surgir anomalías. El esperma tiene un acrosoma (la cabeza y la cubierta), un núcleo y una cola. A veces un perfil deforme de la cabeza perturba la construcción adecuada de la cola. Estas anomalías de la cola pueden incluir bucles, dobleces y fusiones, todo lo cual puede resultar en una movilidad reducida (capacidad para nadar).
Aun cuando con las técnicas de asistencia a la reproducción, como la inyección intra-citoplasmática de esperma (CIADI) — que implica la inyección directa de esperma en el interior de la célula del óvulo — se pueden superar las anomalías en la cabeza o en la cola del esperma, recientes investigaciones en animales recomiendan que estas técnicas se usen con cuidado. Abraham Kierszenbaum de la Escuela de Medicina de la Universidad de Nueva York ha realizado experimentos en ratones que demuestran que esperma de aspecto normal de un ratón “puede producir descendencia estéril.” Por lo tanto, la selección de donantes de esperma, dijo, no puede basarse sólo en la apariencia.
El biólogo Jonathan Van Blerkom de la Universidad de Colorado publicó un documento en 1996, que sugiere que algunos casos de infertilidad masculina se derivan de defectos en una estructura diminuta de la célula de esperma llamada el centrosoma. Cuando un espermatozoide penetra el óvulo, desenvuelve el centrosoma, un “organelle” (pequeño órgano dentro de una célula) que actúa como un capataz de construcción supervisando la creación de microtúbulos en la célula. El ADN de la esperma usa estos caminos microscópicos para encontrar el ADN femenino y fundirse en un zigoto. Si un esperma tiene defectos en el centrosoma, Van Blerkom especula, aún cuando penetre en el óvulo está condenado a vagar en el desierto del citoplasma del óvulo, porque no puede encontrar el camino hacia ADN de la hembra.
Aunque el debate sobre la polaridad es mucho más sofisticado en estos días, no es nuevo. En la década de 1930 y 1940, Arthur Hertig, John Rock y varios colegas, hicieron un experimento en embriología humana que hasta el día de hoy permanece sin rival en su nivel de elegancia, revelación y de osadía. Trabajando en ese momento como investigador en el Free Hospital for Women en Brookline, Massachusetts, Hertig persuadió a ocho mujeres a las que se les había programado histerectomía, para registrar detalles íntimos de sus vidas antes de la cirugía que extirparía partes de sus vientres, incluyendo cuándo ellas menstruaban y cuándo tenían relaciones sexuales. Armado con esa información, el equipo de investigación de Hertig encontró embriones en desarrollo en las trompas de Falopio y en los úteros de las mujeres y, adaptando la potente luz del foco de un automóvil para iluminar su trabajo, tomó fotografías de embriones humanos tempranos, antes de su implantación. Los Investigadores no sólo fueron capaces de estimar cuándo se había producido la fertilización sino también trazaron el curso del desarrollo inicial humano. También hicieron un descubrimiento sorprendente: La mitad de los embriones eran claramente anormales. Esta fue la primera señal concreta de que la mayoría de los embriones humanos fallan durante la primera semana de desarrollo. Entre otras cosas, el documento que Hertig y Rock publicaron en 1954 contenía una de las primeras imágenes micrográficas de un embrión humano en la fase bi-celular. Hertig expresó la corazonada de que una de esas células estaba destinada a ser placenta, y la otra el organismo en desarrollo.
A lo largo de su distinguida carrera (dirigió el departamento de patología en la Escuela de Medicina de Harvard durante dos décadas), Hertig sospechaba que había un compromiso muy temprano de las células embrionarias para convertirse o bien en un feto o en la placenta. Continuó explorando esa idea después de su retiro, cuando Harvard la asignó a un laboratorio de animales en la ciudad Southborough de Massachusetts para que continuara con la investigación embriológica en monos. A mediados del decenio de 1960, el laboratorio contrató a un adolescente de la ciudad cercana de Hudson para un trabajo de verano: limpiar las jaulas de los animales. Hertig llenó los oídos del niño con sus teorías. “No tenía idea quién era este tipo,” diría más tarde el adolescente de la limpieza. “Pero me tomó bajo su alero, y al final del verano, me enseñó todo acerca de ovarios y óvulos”.
Un impreso de ese primer micrógrafo de un embrión humano bi-celular, está ahora enmarcado y colgando en la pared encima del escritorio, de la atestada oficina de David Albertini de la Tufts University, 30 años después de que él limpiara las jaulas de los monos en Southborough. Él realiza ahora investigaciones tratando de averiguar cómo se determina la suerte de esas dos células. La búsqueda se mantiene apuntando a volver a los óvulos de la madre. “No se pueden producir seres humanos sanos si no se producen óvulos sanos,” dice Albertini. ¿“Qué dota, provee, a un óvulo sano y así resulta un embrión saludable”?
En algunos aspectos, a un óvulo humano le toma toda la vida madurar. Cada mujer posee hasta 2 millones de ovocitos inmaduros al nacer, pero ese número disminuye a unos 250.000 para la pubertad. Aproximadamente 400 de estos ovocitos inmaduros logran la madurez y se ovulan durante los años reproductivos de la mujer. También la calidad de los óvulos maduros declina con la edad. El gran depósito de óvulos permanece cerrado en los folículos hasta que el cerebro envía una señal en forma de ráfagas mensuales de hormonas, que desencadenan el ciclo de maduración final. Desde esa señal, toma aproximadamente 110 días para que un óvulo crezca, madure y finalmente sea liberado del folículo.
A finales del decenio de 1980, el grupo de Albertini comenzó a centrarse en el grupo de células satélites que rodean al ovocito cuando comienza a crecer y madurar en el folículo. A medida que los óvulos se desarrollan, cada uno es rodeado por un sequito de adlátere mucho más pequeños. Éstos se denominan células granulosas y bajo el microscopio parecen uvas pegados a una pelota de playa. Albertini y sus colegas notaron que la interacción entre el ovocito y las células que lo rodean no era simétrica; había más células — y, resultaba un mayor tráfico molecular de ida y vuelta entre el óvulo y las células granulosas — en ciertas regiones en el óvulo.
“Hemos propuesto que estas células en el exterior imponen una asimetría en el óvulo”, dijo Albertini. El patrón, originalmente identificado en roedores, ahora se ha demostrado ser cierto también en vacas, monos rhesus y desde hace como tres años atrás, en seres humanos. “Casi todos los animales generan óvulos en el ovario y luego posicionan moléculas en la parte superior e inferior del óvulo. Esto es un mecanismo evolutivo altamente conservado para asegurarse de que cuando la célula se subdivide, las células de la parte superior pasarán a ser la cabeza, por ejemplo, y las células inferiores pueden convertirse en una gónada (glándulas sexuales). Por lo que básicamente es necesario establecer eso en el óvulo y a continuación, usted está simplemente repartiendo el pastel. Hemos sido los primeros en obtener pruebas para apoyar esto en los mamíferos, aunque no todavía en los humanos. Hay pruebas de Van Blerkom y otros, de que en los óvulos humanos las moléculas se separan.”
A diferencia de Van Blerkom, quién tiene acceso regular a óvulos y embriones humanos a través de su trabajo relacionado con la FIV, Albertini trabaja principalmente con células de ratón y de primates. Pero sus estudios de animales en laboratorio han revelado que la asimetría en óvulos inmaduros es importante para el desarrollo de los embriones.
A través de una serie de elaborados experimentos con ratones, Albertini y sus colegas en Tufts han demostrado que las células pequeñas que se aglomeran alrededor de los óvulos en los folículos, no son meras seguidoras microscópicas. Forman conexiones, conocidas como uniones de brechas (gap juntions), que envían vías parecidas a tuberías de plomería al interior del óvulo. La analogía con la plomería es apropiada porque las moléculas fluyen dentro y fuera del óvulo a través de estos tubos. Las moléculas son esenciales para un desarrollo normal: cuando los genes de estas moléculas experimentalmente se borran, los óvulos producidos por ratones hembras resultan invariablemente defectuosos y los errores fatalmente interrumpen la maduración normal del óvulo.
Por otra parte, el grupo de Albertini está explorando si estas tuberías de plomería, que atraviesan la corteza externa del óvulo, juegan un papel en establecer uno de los hitos más importantes en la vida de un óvulo — un evento, como a Albertini gusta decir cuando enseña a sus estudiantes de medicina –– que marca “uno de los días más importantes en tu vida”.
“Cuando tu construyes una célula grande redonda,” pregunta Albertini: “¿en que lugar colocas su núcleo? En la mayoría de los animales, usted lo ancla a un lado, y eso configura todo clase de polaridad.” Esto sucede en los comienzos de la maduración del óvulo, argumenta, y es conformado por la posición de las células que rodean el óvulo.
Cuando un óvulo madura, debe reducir su ADN a la mitad. Este proceso de división, llamado meiosis, se produce dos veces en la célula del óvulo — una vez durante el desarrollo fetal de la mujer y una segunda vez cuando el óvulo es liberado desde el ovario. Durante la fase inicial de la meiosis, cuando el óvulo de la mujer reduce su número de cromosomas de los 46 normales a los 23 que se encuentran en las células sexuales, deposita un paquete con la mitad de ADN en un lugar cerca de la superficie celular. Esto se llama el primer cuerpo polar, y define uno de los primeros hitos discernibles del óvulo en desarrollo. Este también llamado polo animal, es donde el núcleo primordial del embrión unicelular está destinado a formarse. Justo antes de la ovulación, a medida que el óvulo empieza su segunda ronda de la meiosis, crea una telaraña de proteínas, llamadas eje, que permite que los cromosomas se separen correctamente y que es fundamental para un embarazo exitoso. Se cree que los defectos del eje es la principal causa de las anomalías cromosómicas que condenan al fracaso a tantos embriones jóvenes.
El grupo del Albertini ahora propone que no sólo estas células agrupadas fuera del óvulo indican dónde el óvulo colocará el cuerpo polar— y, por lo tanto, el núcleo y el eje —, sino también que sus tuberías de plomería suavizan la corteza del óvulo en el lado contrario, o polo vegetal, para aumentar las probabilidades que la esperma penetre por el hemisferio opuesto al núcleo. “Hemos podido estudiar, en ovocitos humanos, donde estaban los cromosomas, en relación con al cuerpo polar” dice Albertini. “Si el óvulo nace con un polo animal y un polo vegetal, la polaridad debe proceder de los ovarios porque es donde se construye el óvulo. Las células somáticas (aquellas fuera del óvulo) puede imponer tal eje. Hay más células, más conexiones en un lado del óvulo que en el otro. Básicamente, lo que estamos descubriendo es que el lado donde se encuentra localizado el núcleo es donde hay poco contacto con las células externas y cuanto más lejos estás del núcleo, más conexiones se encuentran.” Él cree que eso configura la organización interna del citoplasma del óvulo.
De hecho, Albertini tiene evidencia preliminar que sugiere que la comunicación entre los óvulos y sus células granulosas circundantes se eleva y cae en un ciclo mensual preciso. Debido a que la estimulación hormonal mensual de los folículos parece desalentar el intercambio de información, él ahora está explorando la posibilidad de que cada ciclo ovulatorios no sólo libere un ovocito maduro, sino que también utilice la ráfaga mensual de hormonas femeninas para ajustar la intensidad de la polaridad en los óvulos que están todavía creciendo y que serán ovulados uno, dos o tres meses más tarde. “Nosotros sólo podemos extrapolar hacia los seres humanos, pero en ratones, nuestros datos indican que todo el proceso [de maduración de óvulo] toma 18 y 20 días, y que podemos detectar esta asimetría al segundo o tercer día del proceso. En los seres humanos, como una extrapolación, podría predecir que surgirán entre el día 10 y el día 20 en un proceso de 100 días antes a la ovulación — tres ciclos reproductivos completos antes de que ese óvulo pudiera ser utilizado. ” Si esta idea preliminar se sostiene, las implicaciones para la salud materna son significativas. Bastante antes de que una mujer intente quedar embarazada, puede estar expuesta a los efectos ambientales — dieta, medicamentos recetados, alcohol y toxinas diversas — que podría afectar a la construcción de sus óvulos. “¿Puedes acordarte de lo que estabas haciendo hace tres meses?” Pregunta Albertini.
La investigación de Albertini, además de evidenciar un comienzo temprano, se une a un cuerpo emergente de investigación que pretende establecer el impacto de la polaridad en el desarrollo embriológico. En 2001 Magdalena Zernicka-Goetz y sus colegas del Instituto de Investigación Británico Wellcome/Cancer de la Universidad de Cambridge hicieron un ingenioso e inteligente experimento en el que disolvieron tintes de colores en aceite de oliva y tiñeron cada una de las células de un embrión de ratón bi-celular de un color diferente — una azul y la otra rosa. A medida de que el embrión se desarrollaba, las células de la masa interior de la célula y el organismo en desarrollo eran predominantemente rosa, mientras que las células de la placenta en desarrollo eran azules, lo que sugiere que la suerte, el destino, del desarrollo pudo haber sido fijado en el momento de su primera división. Esto era, en cierto sentido, una posible respuesta molecular a la corazonada sobre la fijación temprana del destino de los mamíferos, expresada por Arthur Hertig para el embrión bi-celular, medio siglo antes.
La embriología ha recorrido un largo camino desde esas imágenes en blanco y negro hechas por Hertig con la ayuda de un foco de automóvil. Van Blerkom ha, entre otras cosas, elevado la biología de la concepción humana a un arte de altura. Su laboratorio en Boulder está lleno de imágenes espectaculares en pseudo colores que son tan dramáticas como los picos de las montañas “Front Range” de enfrente, que prácticamente comienzan en la puerta de su oficina. Las imágenes ilustran lo que podría llamarse la embriología al desnudo: micrógrafos de células de esperma, caravanas de ellos zigzagueando en su carrera a través del vasto océano azul de ooplasm; un blastocisto multicolor en el proceso de eclosión del óvulo de la zona pellúcida y óvulos con un marco de proteínas brillantes, determinantes de su suerte, parecidas un poco a un eclipse solar dentro de una célula.
Son más que imágenes simplemente bonitas. Desde los años setenta, cuando trabajó en Inglaterra con el biólogo del desarrollo Martin Johnson, Van Blerkom ha buscado formas de analizar y visualizar, compartimentos secretos y regiones del óvulo humano que puedan ofrecer pistas sobre si está dotado con buena o mala fortuna. “Así es como muchos embriones no funcionan en los humanos”, destacó un día, en medio de una conversación de seis horas. ¿“Por qué a tantos les va mal? ¿Cómo es que le va mal? ¿Y cómo podríamos utilizar esa información? Todas estas cosas nos van llevando de nuevo a la polaridad. El porqué algunos óvulos humanos no se desarrollan normalmente, pueden ser un problema de polaridad.” Van Blerkom descubrió que las asimetrías y polaridades, tanto en el citoplasma como en la organización del núcleo, comienzan a aparecer incluso antes de la fertilización. “¡Es una célula de enorme! dice Van Blerkom. “Es una célula de 100-micrones. Y sabemos que ocurren cosas diferentes en diferentes partes de la célula. Hay un increíble ajetreo dentro de los óvulos. ¿Cómo es que eso ocurre?”
Como Albertini, Blerkom Van había percibido que la información más importante en el embrión no se limita al núcleo sino que también está embebida en el citoplasma. “Si he hecho algo en este campo,” dijo, “es des-enfatizar al embrión y hacer hincapié en el óvulo. Nuestro trabajo ha demostrado que todo empieza con el ovocito, que puede tener defectos citoplasmáticas sutiles que son realmente muy profundos. “Pero”, añadió rápidamente, “usted tiene que tener cuidado. Es como mirar canales en Marte. A menos que usted pueda mostrar una pauta consistente [de polaridad] y a continuación un efecto que es diferente de lo normal a medida que la célula se divide, eso no tendrá sentido”.
Van Blerkom había estado observando la polaridad desde la década de 1970, pero uno de los principales puntos de inflexión ocurrió en 1996 cuando, por casualidad, su laboratorio descubrió que las células que rodean a los óvulos en desarrollo — las mismas células granulosas que habían atraído el interés de Albertini — poseían un receptor muy similar a los receptores de leptina. La leptina hizo noticia cuando se descubrió en 1994, debido a que la molécula parece regular el metabolismo de la grasa y la obesidad. ¿Que estaba haciendo aquello en los óvulos?
El laboratorio de Colorado descubrió que las células granulosas— las células que rodean a los óvulos durante su maduración en los folículos ováricos — estaban bombeando y enviando leptina dentro del óvulo. Lo que es más, los investigadores demostraron que la leptina se polariza en el óvulo de tal manera que, después de la fecundación, la proteína es asignada principalmente a las células que se convierten en la placenta, y es prácticamente indetectable en las células destinadas a convertirse en el feto.
En un comienzo, muchos embriólogo resistieron la noción de que la leptina era segregada en ciertas partes del óvulo y que esta asimetría tenía importancia en la suerte del embrión. “Durante mucho tiempo, nadie lo creía,” dice Van Blerkom. Pero los ratones en los que se les ha borrado el gen de leptina son incapaces de producir embriones — los óvulos fertilizados mueren casi inmediatamente. Y varios experimentos de seguimiento de la leptina dentro del óvulo mamífero han demostrado claramente una distribución más prominente en un hemisferio que en el otro. Ahora se cree que esta proteína actúa como un silenciador tardío; se mantiene en el óvulo y evita que ciertos genes se activen en ciertas partes del embrión hasta días después de la fecundación. Una vez más, la aparición de una proteína en una parte del óvulo puede afectar al desarrollo embrionario o a la formación de órganos, días y semanas más tarde.
Últimamente Van Blerkom ha estado intrigado por otra forma de polaridad: la forma como las mitocondrias, las centrales de fuerza de las células, migran en el óvulo en maduración. “Es como una “lámpara de lava”, dice, “con esos goterones de elementos citoplasmáticos moviéndose arriba y abajo en la célula”. Normalmente, las mitocondrias se organizan ellas mismas en el borde exterior del óvulo. Pero en algunos puntos en el ciclo reproductivo, emigran en masa hacia el núcleo. Dondequiera que se reúnan, las mitocondrias cambian el microentorno químico local: causan un pH mas bajo, y ese pequeño cambio, Van Blerkom cree, puede afectar la actividad local de ciertas enzimas. “No es un paquete de citoplasma”, dice él. “Están altamente estructuradas, y esa estructura cambia”.
Por último, Van Blerkom ha realizado una amplia labor en el conocimiento de la organización estructural interna del ovocito humano. En primer lugar el ovocito construye el andamiaje de conexiones conocido como microtúbulos, que permiten moverse a las moléculas dentro de la célula. A continuación, hacia el final de la fecundación, el óvulo proporciona una especie de camino despejado que permite a los espermatozoides hacer su llegada final al pro-núcleo femenino. “Hay algo en el citoplasma que les permite saber a los espermatozoides a donde van,”, dice. Uno de los mensajes interesantes — y también paradojal — que surge de estos estudios de polaridad, es que incluso los óvulos malos pueden ser fertilizados para crear un embrión, pero sólo los óvulos buenos producen embarazos exitosos. Las políticas que limitan la investigación embriológica, sin embargo, es la razón por la que no sabemos más acerca de lo que distingue a buenos o malos óvulos.
Las investigaciones sobre embriones humanos financiadas por el Gobierno Federal, además de estar prohibidas por una Comisión Nacional de Bioética del Congreso promulgada en 1975, ha enfrentado también una implacable oposición de grupos antiabortistas. En 1996 el Congreso prohibió categóricamente al NIH (National Institute of Health) financiar cualquier investigación en la que se destruya un embrión humano.
Van Blerkom llama a la cuestión de cuando comienza la vida “el tercer riel” de la biología del desarrollo (El “tercer riel” en inglés, es un modismo que se aplica a materias que se tratan de evitar porque son conflictivas). “Usted puede encontrar en el embrión, todo lo que desee para apoyar cualquier posición en el tema de cuando comienza la vida”, “Muchas personas creen que la vida empieza en la concepción. Pero la vida también termina en la concepción o muy poco después, horas después, un día después, cuatro o cinco días después. No sabemos por qué sucede ni lo que lo que está fallando. Nos gustaría tener las respuestas a esas preguntas,” Dice Van Blerkom, “pero no nos permiten hacer esos experimentos”.
Si la polaridad y sus fuerzas desempeñan un papel determinante en la suerte del óvulo humano, no es difícil ver las implicaciones que tienen para formar bebés, ya sea mediante tecnologías reproductivas asistidas o en el modo anticuado. Se convierte en una cuestión especialmente molesta porque las investigaciones básicas del tipo de las realizadas por Van Blerkom y Albertini históricamente han sido adaptadas — arrebatadas realmente — para su uso en clínicas de FIV, a menudo antes de que todas las consecuencias biológicas estuvieran claras.
De hecho, aquí es donde el desacuerdo entre Albertini y Van Blerkom se convierte en una cuestión de interés público y médico interesante. Si usted cree, por ejemplo, que las células granulosas y otras características tempranas del desarrollo del ovario configuran la polaridad que finalmente determina la calidad de un óvulo humano, como los establece Albertini, entonces algunas de las técnicas ampliamente utilizadas en la FIV pueden estar perturbando los mecanismos que los óvulos utilizan para generar al embrión y le permitan desarrollar al máximo las posibilidades de que sean correctas. “Nosotros hemos reconocidos en la década de 1980 que muchas técnicas de cultivo utilizados por la reproducción asistida redujeron la calidad de los óvulos,” dijo Albertini. “Mi escepticismo ha venido creciendo: hemos sido perjudiciales con lo que hacemos a estos óvulos antes de la embriogénesis. ” Otros investigadores — en particular Alan Handyside en Inglaterra — han comenzado a expresar inquietudes similares.
Albertini cita una técnica usual de FIV, conocida como inyección de esperma introcitoplasmática, o ICSI, en la cual la esperma se inyecta con una aguja justo en medio del óvulo. Si la investigación de polaridad en ratones es cierta para los seres humanos, de que los espermatozoides son desviados para que entran al óvulo en el polo opuesto del núcleo de la célula por razones importantes, entonces la inyección artificial podrían perturbar patrones de polaridad en el óvulo. Más aun, la ICSI requiere la eliminación de las células que rodean el óvulo; Albertini piensa que eso puede privar al óvulo y al embrión joven de señales importantes, o alterar el curso de la fertilización. Varios trastornos poco comunes, como el síndrome de Beckwith-Wiedemann, una forma de gigantismo, se han encontrado en niños nacidos con ICSI, aunque el alcance y significado de estas causas no están claras. “Diez años atrás no habríamos pensado en esto de la polaridad,” dice Albertini. “No estaba ni lejos. Ahora estamos observando cómo se formaron estos recién nacidos. ” Albertini se apresuró a añadir, “, sin duda soy un gran defensor de la medicina reproductiva asistida, pero estoy preocupado de que nos estamos apresurando con tecnologías antes que estemos seguros de que son seguras y eficaces”.
Van Blerkom respeta la investigación del Albertini pero expresa reservas acerca de sus reflexiones clínicas. “Si realmente hubo problemas con la manipulación de óvulos, usted lo vería, y en realidad debiera haberlo visto lo hace 10 o 15 años atrás,” dice Van Blerkom. “En la literatura, sólo hay 26 casos de trastornos asociados con la FIV, y eso está fuera de los 1,2 millones de nacimientos con FIV”. En algunos casos, añadió, ICSI está logrando porcentajes de fertilización de entre un 60 por ciento y un 70 por ciento, a pesar de que la técnica requiere la eliminación de las células circundantes. “Si estas células son tan importantes,”, Dice “, no se deberían obtener esas tasas de embarazo tan altas.”
Albertini replica que podría haber efectos sutiles en la salud, tales como el inicio temprano de enfermedades en los adultos como diabetes y cáncer, que no aparecerán hasta 15 o 20 años después de la FIV y señala que hay muy pocos datos de seguimiento de la salud de los niños nacidos mediante la reproducción asistida. Van Blerkom está de acuerdo en ese punto. “No hay ningún mecanismo sistemático, organizado para el seguimiento de esos niños”, dice. “Y la razón para ello es que la gente no lo quiere”.
Puede parecer como un debate arcano, pero tiene implicancia sobre la vida y la muerte cada vez que los profesionales de FIV escudriñan los óvulos a través de microscopios para tratar de predecir el destino de los embriones. La FIV sigue siendo, en el mejor de los casos, en un arte esperanzador impulsado por la mejor de las intenciones pese a la falta de conocimientos completos.
Unas dos semanas después de que él observara esos ocho óvulos humanos esa noche de luna, Van Blerkom llamó para decir que felizmente su corazonada inicial estaba equivocada.
“Tengo buenas noticias,” anunció. “La mujer está embarazada”. Era una forma particularmente feliz de reconocer que, hasta que la biología proporcione una mejor bola de cristal, el embarazo sigue siendo la mejor — y quizás la única — manera de averiguar si un óvulo es bueno.
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