Siete lecturas ilustradas de dos minutos sobre la biología, los métodos de selección y la clínica: la ciencia sobre la que se construye EVA.
Un espermatozoide humano es mucho más que un vehículo de reparto de ADN: es un sistema sensorial y mecánico altamente organizado, construido a partir de tres partes especializadas: la cabeza, la pieza intermedia y la cola.
La cabeza alberga un núcleo estrechamente compactado, con su ADN empaquetado unas seis veces más denso que el de una célula ordinaria gracias a unas proteínas llamadas protaminas. Cubriéndola está el acrosoma, un reservorio de enzimas que la célula utiliza para penetrar las capas que rodean al óvulo. La pieza intermedia está envuelta en una vaina de mitocondrias (la central eléctrica de la célula), mientras que la cola (flagelo) es una maravilla de ingeniería: un haz 9+2 de microtúbulos impulsado por proteínas motoras de dineína que convierten la energía química en un latido rítmico, similar al de un látigo.
Antes de poder fecundar un óvulo, el espermatozoide debe someterse a la capacitación: cambios de membrana y de señalización desencadenados por el bicarbonato y el calcio que «arman» a la célula y la llevan a un latido potente e hiperactivado.
De forma notable, los espermatozoides pueden percibir su entorno: unos canales termosensibles les permiten detectar gradientes de temperatura de una fracción de grado y dirigirse hacia el calor, una de varias señales naturales que los guían hacia el óvulo. Es este comportamiento, y no la fuerza centrífuga, sobre el que se construye EVA.
Llegar al óvulo es una carrera de obstáculos. De los millones de espermatozoides que emprenden el trayecto a través del cuello uterino y el útero, solo unos pocos cientos llegan a acercarse al ovocito que espera en el oviducto. Llegar hasta allí no es cuestión de suerte, sino de navegación.
El espermatozoide lee una secuencia de señales. La reotaxis lo orienta para nadar contra la suave corriente que fluye hacia el exterior del aparato reproductor. La termotaxis lo atrae por un sutil gradiente de temperatura hacia el lugar de fecundación, más cálido. La quimiotaxis lo dirige hacia las señales químicas liberadas alrededor del óvulo, y la tigmotaxis lo mantiene siguiendo las paredes y los contornos del aparato reproductor.
Solo llegan las células con la motilidad, la energía y la capacidad sensorial para leer estas señales: el propio filtro de selección de la naturaleza. EVA recrea las mismas señales en un chip para que, igual que en el cuerpo, las células más capaces se seleccionen a sí mismas.
El único espermatozoide que fecunda un óvulo entrega la mitad del genoma del embrión. Si ese ADN está dañado, todo lo que viene después se ve afectado, razón por la cual la integridad del ADN espermático se ha convertido en uno de los marcadores más vigilados en medicina reproductiva.
El ADN del espermatozoide está empaquetado bajo una tensión extraordinaria: las protaminas sustituyen a las histonas habituales para comprimirlo unas seis veces más que en una célula normal, y la célula madura apenas tiene capacidad de reparar el daño por sí misma. Eso hace que dos amenazas sean significativas. El estrés oxidativo (un exceso de especies reactivas de oxígeno) puede cortar y fragmentar las cadenas de ADN. Y el estrés mecánico, incluidas las fuerzas g de la centrifugación, puede agravar ese daño durante la preparación.
Una fragmentación elevada del ADN se asocia con menores tasas de fecundación, peor desarrollo embrionario y mayor riesgo de aborto espontáneo. Sin embargo, los métodos de preparación más habituales seleccionan en gran medida por densidad y por la capacidad de sobrevivir al centrifugado, no por qué células realmente portan un ADN íntegro.
Esto es un argumento a favor de una selección más suave, basada en el comportamiento. Cuando las células se eligen por su capacidad de nadar y de percibir su entorno (tal como ocurre en el cuerpo), la fracción que llega tiende a ser a la vez altamente móvil y estructuralmente sana. Proteger a la célula durante la preparación no es un lujo: forma parte de elegir a la correcta.
Antes de poder usarse en IUI, FIV o ICSI, el espermatozoide debe separarse del plasma seminal, los detritos y las células no móviles o anómalas. Dos métodos han dominado el laboratorio durante décadas.
El swim-up es el más antiguo y sencillo: los espermatozoides móviles nadan activamente desde el sedimento de la muestra hacia una capa limpia de medio situada encima. Es económico y suave, pero la recuperación puede ser baja, a menudo solo del 10-25%, en muestras que ya presentan recuentos o motilidad bajos.
La centrifugación en gradiente de densidad (DGC) deposita la muestra en bruto sobre soluciones de densidad creciente y la centrifuga, de modo que las células morfológicamente normales y móviles atraviesan las capas y sedimentan en un pellet en la punta del tubo, mientras que las células inmóviles, los detritos y los leucocitos permanecen en las capas superiores. La DGC recupera más células en muestras de baja calidad, pero la propia fuerza centrífuga puede elevar el estrés oxidativo y, en algunas muestras, la fragmentación del ADN.
Cada método es un compromiso entre cuántas células se recuperan y con cuánta suavidad se tratan, y el campo avanza de forma constante hacia enfoques que trabajan con la biología del espermatozoide en lugar de en su contra.
Más allá del swim-up y la DGC, una nueva generación de métodos busca seleccionar por calidad, no solo por densidad, aprovechando lo que hacen las células individuales o cómo se comportan sus superficies.
La clasificación celular activada magnéticamente (MACS) marca las células moribundas (apoptóticas) con perlas magnéticas y las extrae, enriqueciendo la fracción sana. La unión al ácido hialurónico selecciona espermatozoides maduros por su capacidad de unirse al AH, la misma molécula que deben unir alrededor del óvulo. Los métodos electroforéticos y basados en carga separan las células por sus propiedades superficiales.
La selección microfluídica es la más fisiológica de todas: las células navegan por microcanales respondiendo al flujo, la temperatura y los gradientes químicos (las mismas señales que leen en el cuerpo), sin centrifugación alguna. La 6.ª edición de la OMS reconoce estos métodos como un área de investigación prometedora, a la espera de una validación más amplia. Esta es la familia a la que pertenece EVA.
El Manual de laboratorio de la Organización Mundial de la Salud (OMS) para el examen y procesamiento del semen humano (ya en su 6.ª edición) es el estándar de referencia que los laboratorios de fertilidad de todo el mundo utilizan para preparar el semen destinado a IUI, FIV e ICSI. Es importante señalar que el manual no prescribe un único método «óptimo»; en su lugar, establece un marco de principios que cualquier método validado debe cumplir.
En esencia, el marco de la OMS exige que la preparación del semen elimine el plasma seminal, los leucocitos y los detritos; enriquezca la muestra en espermatozoides móviles y morfológicamente normales; y minimice el daño iatrogénico (el daño causado por el propio proceso de preparación, como el estrés oxidativo o la fragmentación del ADN). Los laboratorios deben usar medios estériles y no tóxicos, mantener el pH, la osmolaridad y la temperatura fisiológicos, y evitar la contaminación.
En lugar de imponer una técnica concreta, la OMS pide a cada laboratorio que valide localmente su propio método elegido frente a criterios de rendimiento definidos (tasa de recuperación, motilidad, vitalidad e integridad del ADN) y que integre ese método en un sistema de calidad más amplio: lotes de medios documentados, parámetros de centrifugación, formación del personal y participación en evaluaciones externas de calidad.
El manual también distingue lo que resulta apropiado según el procedimiento. La IUI generalmente necesita un rendimiento razonablemente alto de espermatozoides móviles; la FIV necesita una población limpia y móvil para la coincubación con óvulos; y la ICSI necesita solo un puñado de células seleccionadas individualmente y de alta calidad. Los enfoques más recientes (incluidos los dispositivos microfluídicos que seleccionan espermatozoides por motilidad o reotaxis sin centrifugación) son reconocidos explícitamente por la 6.ª edición de la OMS como un área activa de investigación, aunque tratados como opcionales o de carácter investigacional a la espera de una validación mayor, y no como estándar de atención.
En resumen: las directrices de la OMS no son una receta, son un umbral de seguridad y calidad que todo método, desde el veterano swim-up hasta el chip microfluídico más reciente, debe superar antes de tener cabida en un laboratorio de fertilidad.
La infertilidad afecta aproximadamente a una de cada seis personas en edad reproductiva en todo el mundo, según la OMS. Cuando las parejas necesitan ayuda médica para concebir, tres procedimientos constituyen la mayor parte de lo que se llama reproducción médicamente asistida (PMA): IUI, FIV e ICSI. No son intercambiables: cada uno interviene en un punto distinto del proceso de fecundación.
La IUI (inseminación intrauterina) es la menos invasiva: el semen preparado se coloca directamente en el útero en torno a la ovulación, y la fecundación sigue produciéndose de forma natural, dentro del cuerpo. Se usa habitualmente para problemas leves de calidad espermática, infertilidad sin causa aparente o ciclos con semen de donante.
La FIV (fecundación in vitro) traslada la fecundación al laboratorio: se recuperan óvulos y se combinan con el semen preparado en una placa, donde la fecundación ocurre cuando el óvulo y el espermatozoide se encuentran por sí solos. Los embriones resultantes se cultivan y después se transfieren o se congelan.
La ICSI (inyección intracitoplasmática de espermatozoides) es una técnica basada en la FIV en la que un único espermatozoide se inyecta directamente en un óvulo con una microaguja, evitando los pasos que el espermatozoide de otro modo tendría que completar por sí mismo. Según datos de registros europeos citados por la ESHRE, actualmente representa aproximadamente dos tercios de las fecundaciones por reproducción asistida en todo el mundo, aunque las tasas de embarazo por transferencia de embrión son, en términos generales, similares entre la FIV y la ICSI (29,4% frente a 27,7% en el conjunto de datos europeo citado por la ESHRE).
La elección adecuada depende de la edad de la mujer, la reserva ovárica, el estado de las trompas y, de forma crítica, la calidad del semen. Precisamente por eso importa tanto la preparación del semen: sea cual sea el procedimiento que siga una pareja, la calidad de la fracción de espermatozoides que llega al óvulo (o a la aguja) condiciona las probabilidades desde el primer paso.