Investigadores de la Universidad de Columbia Británica utilizan bioimpresión 3D y tecnología de vanguardia para ofrecer nuevas esperanzas a hombres con formas severas de infertilidad
La infertilidad masculina afecta a una de cada seis parejas que intentan concebir, y para muchos hombres, las opciones de tratamiento han sido limitadas o inexistentes. Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Columbia Británica (UBC) está revolucionando el campo con tecnologías que parecían ciencia ficción hace apenas cinco años: inteligencia artificial, bioimpresión 3D y espermatozoides cultivados en laboratorio.
El drama silencioso de la infertilidad masculina
La historia de Nivan Sharma ilustra perfectamente los desafíos que enfrentan miles de hombres. Hace diez años, a los 16 años, fue diagnosticado con osteosarcoma, un cáncer de hueso que lo obligó a mudarse temporalmente con sus padres de Prince Rupert a Vancouver para recibir tratamiento en el BC Children’s Hospital. Tras una cirugía y nueve meses de quimioterapia, Nivan venció al cáncer, pero los tratamientos dejaron una secuela devastadora: infertilidad.
«Después del tratamiento, por curiosidad me hice una prueba de fertilidad cuando comencé a tener relaciones serias», recuerda Nivan, ahora estudiante de medicina de tercer año. «Recibí una llamada del laboratorio y me dijeron: ‘No vemos nada’. La noticia me impactó más de lo que esperaba.»
Una condición más común de lo que se piensa
Nivan sufre de azoospermia no obstructiva (NOA), una forma severa de infertilidad masculina donde el cuerpo produce muy pocos espermatozoides o ninguno. Esta condición afecta a uno de cada 100 hombres y hasta dos tercios de los sobrevivientes de cáncer pediátrico desarrollarán infertilidad en la edad adulta debido a los tratamientos de radiación y quimioterapia.
«La infertilidad puede ser realmente muy difícil para muchos hombres y parejas que veo. Tiene un impacto emocional significativo», explica el Dr. Ryan Flannigan, profesor asociado y director del Centro de Medicina Reproductiva y Sexual en el Departamento de Ciencias Urológicas de UBC.
La IA revoluciona la búsqueda de espermatozoides
Actualmente, el único tratamiento disponible para pacientes con NOA es un procedimiento invasivo y laborioso: extraer tejido testicular quirúrgicamente y buscar ‘espermatozoides raros’ bajo el microscopio.
«Si encontramos suficientes espermatozoides viables, podemos hacer fertilización in vitro», explica Dr. Flannigan. «Ahora mismo, podemos encontrar espermatozoides aproximadamente el 50% de las veces, pero eso no garantiza el éxito. Necesitamos encontrar al menos un espermatozoide por cada óvulo, entre millones de otras células, lo que toma horas. Es literalmente la definición de buscar una aguja en un pajar.»
Para hacer este proceso más efectivo, Dr. Flannigan se asoció con el Dr. Hongshen Ma, profesor en el Departamento de Ingeniería Mecánica y la Escuela de Ingeniería Biomédica de UBC. Juntos construyeron un modelo de IA que automatiza y acelera el proceso de búsqueda, permitiendo la recolección de espermatozoides raros que de otra manera podrían perderse.
Los resultados han sido tan prometedores que Dr. Flannigan espera comenzar ensayos clínicos de la herramienta de IA dentro de tres a cinco años.
Mini testículos bioimpresos: el futuro de la medicina reproductiva
En el laboratorio de Dr. Flannigan en el Instituto UBC-VGH M.H. Mohseni de Ciencias Urológicas, una bioimpresora 3D trabaja creando estructuras que imitan los tejidos testiculares humanos utilizando células madre pluripotentes inducidas humanas, un tipo especial de célula madre que puede diferenciarse en cualquier tipo de célula.
En lo que constituye un avance mundial, el equipo generó cuatro tipos de células testiculares a partir de células madre y, utilizando bio-tinta especial desarrollada en colaboración con la profesora de ingeniería biomédica Dr. Stephanie Willerth de la Universidad de Victoria, las imprimió en una estructura que se asemeja a los diminutos tubos en los testículos donde se producen los espermatozoides.
Estos ‘mini testículos’ bioimprimidos fueron encapsulados en un gel especial lleno de nutrientes y vitaminas específicos para ayudarlos a madurar. En una semana, algunas células mostraron signos que imitaban el inicio de la pubertad, momento en que comienza la producción de espermatozoides en el cuerpo humano.
Tecnología de microfluidos: precisión a nivel molecular
El vecino de laboratorio de Dr. Flannigan es el Dr. Govind Kaigala, profesor asociado de ingeniería biomédica y experto en microfluidos, una tecnología emergente que está desbloqueando nuevos descubrimientos en diagnósticos, descubrimiento de fármacos y modelado de enfermedades.
En la Conconi Family Biodevice Foundry del nuevo Edificio Gordon B. Shrum de UBC, Dr. Kaigala está diseñando chips microfluídicos especiales que proporcionarán información precisa sobre qué sucede cuando la producción de espermatozoides funciona correctamente y qué podría impedir que falle.
«Algunas de las técnicas que hemos desarrollado en biodispositivos para el cáncer pueden reutilizarse para enfermedades urológicas, incluyendo, en este caso, la infertilidad masculina», dice Dr. Kaigala.
Una visión revolucionaria del tratamiento
La visión de Dr. Flannigan es ambiciosa pero realista: «En un mundo perfecto, podríamos tomar una muestra de tejido y usar machine learning para buscar espermatozoides. Y si no podemos encontrar un espermatozoide, podríamos construir una línea de producción para bioimprimir células en 3D en un chip microfluídico, identificar qué está saliendo mal, y luego identificar moléculas para ayudar a corregir eso.»
Cifras impactantes de la infertilidad masculina
- 1 de cada 6 parejas experimenta infertilidad, con factores masculinos contribuyendo en aproximadamente la mitad de esos casos
- 1 de cada 100 hombres afectados por NOA, incluyendo hasta el 66% de sobrevivientes de cáncer pediátrico
- 85% de los casos de NOA no tienen causa conocida
Esperanza para el futuro
Para Nivan Sharma, quien afortunadamente pudo almacenar una muestra de esperma antes de su tratamiento contra el cáncer, la investigación representa esperanza para otros: «Tuve suerte, ya que tenía la edad suficiente para almacenar una muestra de esperma antes de comenzar mi tratamiento contra el cáncer. Pero la mayoría de los niños que estaban en tratamiento conmigo eran demasiado jóvenes para pasar por ese proceso. Si esta investigación se materializa, será un cambio de vida para muchas personas.»
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