Um novo sistema de triagem desenvolvido na Universidade de Kyoto permite aos cientistas investigar o desenvolvimento e a saúde dos espermatozoides a nível molecular. A nova abordagem promete avanços na contraceção masculina e nos tratamentos de infertilidade.
O estudo, liderado pelo professor Jun Suzuki do Instituto de Ciências Integradas de Materiais Celulares (iCeMS), aborda uma lacuna crítica ao direcionar diretamente os genes dentro das células testiculares dentro dos organismos vivos. Utilizando uma ferramenta genética chamada CRISPR, que pode ser comparada a uma tesoura genética, os investigadores desenvolveram um método para investigar quais os genes que contribuem para a produção saudável de espermatozoides em animais vivos. Até agora, isto tinha sido feito principalmente em células cultivadas em laboratório. Os investigadores interromperam genes aleatoriamente, desenvolvendo um método para introduzir uma coleção de ferramentas genéticas em lentivírus em células testiculares com alta eficiência. Através deste método, conseguiram analisar os efeitos de genes-alvo em reações bioquímicas específicas nos espermatozoides, como o movimento de lípidos (gorduras) nas membranas celulares.
Usando o método, a equipa concentrou-se em espermatozoides com capacitação defeituosa, processo pelo qual os espermatozoides se tornam capazes de fertilizar um óvulo. Eles identificaram esses espermatozoides medindo a quantidade de cálcio que absorviam. Ao utilizar este método em animais vivos, eles foram capazes de identificar um gene específico, Rd3, como sendo crucial para manter a saúde dos espermatozoides, particularmente durante o desenvolvimento dos espermatozoides. Apesar da associação anterior do Rd3 com a função ocular, a equipa descobriu que ele também é altamente ativo nos espermatozoides redondos, um estágio inicial na produção de espermatozoides, e que desempenha um papel significativo na regulação da saúde do esperma. Esta descoberta foi possível examinando como o Rd3 interage com as mitocôndrias, estruturas responsáveis pela produção de energia dentro das células.
Para compreender melhor a função do Rd3, Suzuki e os seus colegas desenvolveram o Hub-Explorer, uma ferramenta computacional que revelou o impacto do Rd3 na regulação do stress oxidativo – uma condição ligada ao dano celular. O papel do Rd3 na regulação do stress oxidativo revelou a sua importância na manutenção da integridade do esperma durante o desenvolvimento.
“Embora as mulheres tenham muitas opções de controle de natalidade disponíveis, as escolhas para os homens permanecem limitadas”, diz Noguchi, primeiro autor deste artigo. “Este novo método de triagem é promissor, pois auxilia na descoberta de moléculas-chave, potencialmente levando a novas opções de controle de natalidade e terapias de infertilidade para homens”.
“Essas descobertas não apenas avançam na compreensão do desenvolvimento dos espermatozoides, mas também demonstram o potencial para desvendar mistérios em diferentes processos biológicos”, acrescenta Suzuki. “O método também pode ser aplicado a outros tecidos, potencialmente acelerando o desenvolvimento de medicamentos para uma ampla gama de doenças.”
Apesar desses avanços, os desafios permanecem. Os investigadores observaram um declínio gradual no número de células com genes-alvo, sugerindo espaço para melhorias. Atualmente estão a explorar abordagens alternativas para aumentar a eficácia da sua técnica e planeiam aplicá-la para investigar vários processos biológicos e doenças noutras áreas do corpo.
ALERT Life Sciences Computing, S.A.