Cientistas Criam Sêmen Funcional em Laboratório e Criadão de Embriões

Uma startup de Utah, a Paterna Biosciences, afirma ter sucesso em criar sêmen funcional em laboratório e utilizar esse sêmen para criar embriões saudáveis. Essa técnica pode ajudar homens com certos tipos de infertilidade a terem filhos biológicos.

A técnica envolve isolamento de células-tronco que formam sêmen de tecido testicular e estimulação dessas células para se tornarem sêmen maduros em um prato. Cientistas têm tentado produzir sêmen fora do corpo, conhecido como espermatojenese in vitro, há quase um século.

Uma equipe japonesa foi a primeira a produzir sêmen de rato viável em laboratório em 2011, mas produzir sêmen humano se revelou um desafio maior.

Outra empresa de biotecnologia, a Kallistem na França, afirmou ter alcançado espermatojenese in vitro em 2015, mas alguns pesquisadores questionaram se o sêmen estava completamente desenvolvido e a empresa não provou que o sêmen podia fecundar ovos.

Passar de células-tronco que formam sêmen a sêmen maduros leva cerca de dois meses e várias etapas. Após a produção de células-tronco no tecido testicular, elas passam por meiose, dividindo-se para criar células com 23 cromossomos. Nesse momento, o sêmen também desenvolve a estrutura de cauda e cabeça necessária para nadar. Daí, o sêmen se move para outra parte do testículo, onde ganha a capacidade de nadar. Um tubo chamado vas deferens então transporta o sêmen e o libera no espermatozoide.

“Há mecanismos de controle muito rígidos em cada uma dessas etapas”, afirma Alexander Pastuszak, CEO e cofundador da Paterna, que também é um urologista certificado e professor associado de cirurgia na Universidade da Utah. “Nós descobrimos as instruções necessárias para ensinar essas células-tronco a se tornarem sêmen maduros e normais.”

A Paterna testou inicialmente se os túbulos testiculares em que o sêmen maduro se desenvolve poderiam ser cultivados em laboratório e usados para derivar sêmen, mas descobriu que não era a melhor abordagem. Finalmente, a empresa encontrou uma forma de nutrir apenas as células-tronco que formam sêmen em um prato e estimulá-las a se tornarem sêmen. A equipe usou biologia computacional para prever as sinalizações moleculares importantes em cada etapa do processo de formação de sêmen. Elas então testaram combinações de moléculas para induzir cada uma dessas fases até encontrar a mistura certa.

“Isso é gigantesco”, afirma Larry Lipshultz, professor de urologia na Baylor College of Medicine, que não está envolvido com a Paterna. “As pessoas não entendiam, ou nunca haviam descoberto, quais fatores de crescimento deviam fornecer a essas células para que elas se tornassem sêmen maduros. Parece que eles identificaram essas substâncias.”

Conseguir gerar sêmen em laboratório é um objetivo há muito tempo para o campo da fertilidade. Cerca de metade de todos os casos de infertilidade estão ligados a fatores masculinos, incluindo baixa contagem de sêmen, forma anormal de sêmen ou sêmen mal nadador. Cerca de 10 a 15% de homens inférteis têm uma completa ausência de sêmen no espermatozoide e têm poucas, ou nenhuma, opções para terem filhos biológicos. É esse grupo que a Paterna está inicialmente esperando ajudar.

Os pesquisadores da Paterna e outros sugerem que não são as células-tronco em si que são falhas, mas que o microambiente circundante, incluindo células de apoio, está de alguma forma defeituoso. Ao imitar um ambiente saudável em laboratório, Pastuszak acredita que a empresa possa produzir sêmen saudável.

O objetivo, ele diz, é criar milhares de sêmen a partir de uma biópsia de tecido padrão. A empresa tem tido um alto índice de sucesso em gerar sêmen a partir de dezenas de amostras de tecido.

Pastuszak afirma que os testes iniciais mostram que o sêmen criado em laboratório é “efetivamente idêntico” ao sêmen naturalmente produzido. O procedimento ainda não está pronto para ser usado para iniciar gravidezes, no entanto. A Paterna criou embriões como um teste inicial para validar que o seu sêmen criado em laboratório era realmente viável. A empresa planeja realizar um estudo mais amplo e mais abrangente envolvendo homens com infertilidade. A Paterna extrairá o sêmen de seus espermatozoides ou tecido testicular e usará seu método para gerar sêmen para os homens. Daí, a empresa usará tanto o sêmen extraído quanto o sêmen criado em laboratório para fecundar ovos em laboratório, comparar taxas de fertilização entre os dois grupos e analisar os embriões resultantes por anormalidades físicas e genéticas.

“Isso nos dirá uma tonelada sobre a eficácia e a segurança do método. Isso nos dirá se há mutações criadas pelo processo in vitro”, diz Pastuszak. Após isso, os testes de sêmen criado em laboratório para iniciar gravidezes podem começar tão logo no próximo ano.