Un nuovo metodo per studiare i geni nelle cellule testicolari di animali viventi potrebbe portare a scoperte nella contraccezione maschile e nei trattamenti per la fertilità.
Un nuovo sistema di screening sviluppato presso l’Università di Kyoto consente ai ricercatori di studiare lo sviluppo e la salute degli spermatozoi a livello molecolare. Il nuovo approccio, pubblicato su Cell Genomics, promette progressi nella contraccezione maschile e nei trattamenti per l’infertilità.
Lo studio, guidato dal professor Jun Suzuki dell’Institute for Integrated Cell-Material Sciences (iCeMS), affronta una lacuna critica prendendo di mira direttamente i geni all’interno delle cellule testicolari all’interno degli organismi viventi.
Utilizzando uno strumento genetico chiamato CRISPR, che può essere paragonato a forbici genetiche, i ricercatori hanno sviluppato un metodo per studiare quali geni contribuiscono alla produzione di spermatozoi sani negli animali vivi.
Fino ad ora, questo era stato fatto principalmente in cellule coltivate in laboratorio.
I ricercatori hanno interrotto in modo casuale i geni sviluppando un metodo per introdurre una raccolta di strumenti genetici nel lentivirus nelle cellule testicolari dei testicoli ad alta efficienza.
Attraverso questo metodo, i ricercatori hanno permesso di analizzare gli effetti di geni mirati su specifiche reazioni biochimiche negli spermatozoi, come il movimento dei lipidi (grassi) nelle membrane cellulari.
Utilizzando il metodo, il team si è concentrato sugli spermatozoi con capacità difettosa, un processo attraverso il quale gli spermatozoi diventano in grado di fecondare un ovulo.
Hanno identificato questi spermatozoi misurando la quantità di calcio che hanno assorbito.
Utilizzando questo metodo negli animali vivi, sono stati in grado di identificare un gene specifico, Rd3, come cruciale per mantenere la salute degli spermatozoi, in particolare durante il loro sviluppo.
Nonostante la precedente associazione di Rd3 con la funzione oculare, il team ha scoperto che è anche molto attivo negli spermatozoi rotondi, una fase iniziale nella produzione di spermatozoi, e che svolge un ruolo significativo nella regolazione della salute degli spermatozoi.
Questa scoperta è stata resa possibile esaminando il modo in cui Rd3 interagisce con i mitocondri, strutture responsabili della produzione di energia all’interno delle cellule.
Per comprendere ulteriormente la funzione di Rd3, Suzuki e i suoi colleghi hanno sviluppato Hub-Explorer, uno strumento computazionale che ha rivelato l’impatto di Rd3 sulla regolazione dello stress ossidativo, una condizione legata al danno cellulare.
Il ruolo di Rd3 nella regolazione dello stress ossidativo ha rivelato la sua importanza nel mantenere l’integrità degli spermatozoi durante lo sviluppo.
“Mentre le donne hanno molte opzioni di controllo delle nascite disponibili, le scelte per gli uomini rimangono limitate”, afferma Noguchi, uno dei primi autori di questo articolo.
“Questo nuovo metodo di screening è promettente aiutando la scoperta di molecole chiave, portando potenzialmente a nuove opzioni di controllo delle nascite e terapie per l’infertilità per gli uomini”.
«Queste scoperte non solo fanno progredire la nostra comprensione dello sviluppo degli spermatozoi, ma dimostrano anche il potenziale per scoprire misteri in diversi processi biologici», aggiunge Suzuki.
“Il metodo può essere applicato anche ad altri tessuti, accelerando potenzialmente lo sviluppo di farmaci per una vasta gamma di malattie”.
Nonostante questi progressi, le sfide rimangono.
I ricercatori hanno osservato un graduale declino del numero di cellule con geni mirati, suggerendo margini di miglioramento.
Attualmente stanno esplorando approcci alternativi per migliorare l’efficacia della loro tecnica e hanno in programma di applicarla per studiare vari processi biologici e malattie in altre aree del corpo.
