Los espermatozoides de ratón congelados que pasaron 6 años en órbita solían concebir 8 'cachorros espaciales' sanos


El esperma de ratón liofilizado se conservó en la Estación Espacial Internacional durante casi seis años.

Los espermatozoides que se conservaron en el espacio durante años se inyectaron en los ovocitos mediante un método llamado inyección intracitoplasmática de espermatozoides. (Crédito de la imagen: Teruhiko Wakayama, Universidad de Yamanashi)

Los "cachorros espaciales" sanos nacieron de espermatozoides de ratón liofilizados que orbitaron el planeta durante casi seis años a bordo de la Estación Espacial Internacional (ISS), según un nuevo estudio.

Esa es una buena noticia porque la radiación dañina para el ADN en la ISS es más de 100 veces más fuerte que en la Tierra. Más allá de la ISS, que todavía está protegida de cierta radiación por el campo magnético de nuestro planeta, la radiación es aún más fuerte.

"Es muy importante examinar los efectos de la radiación espacial no solo en los organismos vivos, sino también en las generaciones futuras antes de que llegue la 'era espacial'", escribieron los autores en el documento. "La radiación espacial puede causar daño en el ADN a las células y preocupación por la herencia de mutaciones en la descendencia después de la exploración del espacio profundo".

Si el esperma humano es igualmente resistente en el espacio, y si la Tierra se vuelve invivible en el futuro, entonces los espermatozoides liofilizado podrían desempeñar un papel en la repoblación de colonias espaciales.

A medida que el cambio climático y los potenciales futuros apocalípticos empujan a los humanos a mirar más allá de las fronteras de nuestro planeta a posibles planetas habitables o lunas en el espacio, los investigadores están tratando de entender si la radiación espacial dañaría el ADN de los mamíferos y otros animales y haría imposible reproducir y mantener viva a la humanidad.

Pero no hay una manera fácil de estudiar los efectos a largo plazo de la radiación espacial en los materiales biológicos, escribieron los autores. Es difícil llevar animales vivos o células a la ISS, el centro espacial más cercano para este tipo de investigación, porque estas células necesitan un mantenimiento constante.

La mayoría de los estudios realizados sobre los efectos de la radiación espacial no se han realizado en el espacio, sino en condiciones que imitan el espacio, según el documento. Eso es un desafío porque la radiación espacial incluye muchos tipos de partículas energéticas, como el viento solar, los rayos cósmicos solares y los rayos cósmicos galácticos, que no se pueden reproducir en la Tierra.

En el nuevo estudio, investigadores japoneses descubrieron un nuevo método para estudiar la radiación en espermatozoides de mamíferos. Los investigadores liofilizó los espermatozoides de ratón, una técnica que permitió que los espermatozoides se conservaran a temperatura ambiente durante más de un año.

Eso permitió al equipo lanzar el esperma a la ISS sin necesidad de un congelador. La deshidratación de los espermatozoides también mantuvo bajos los costos de lanzamiento mediante el uso de ampollas "ligeras y pequeñas" para almacenar los espermatozoides, según el documento.

Los espermatozoides fueron lanzados a la ISS en agosto de 2013, y una vez que llegaron, los astronautas los almacenaron en un congelador a menos 139 grados Fahrenheit (menos 95 grados Celsius). Algunas de las muestras regresaron después de nueve meses, otras después de dos años y nueve meses, y la última de las muestras regresó después de cinco años y 10 meses, las muestras biológicas más largas se han mantenido en la ISS.

Después de nueve meses, los investigadores encontraron un poco más de daño al ADN del esperma y a los núcleos de gametos masculinos que en los controles sanos, pero la fertilización y las tasas de natalidad fueron similares, informaron en un artículo publicado en 2017 en Proceedings of the National Academy of Sciences.

Efectos espaciales a largo plazo

En el nuevo estudio, los investigadores examinaron el resto de las muestras de espermatozoides. Usaron lo que se llama "detectores de pista nuclear de plástico", un dispositivo compuesto por polímeros que son sensibles a las partículas cargadas, y "dosimetría termoluminiscente", un dispositivo que absorbe y atrapa la energía de la radiación para averiguar cuánta radiación absorbió el esperma. Luego probaron la cantidad de daño en el ADN a los núcleos de los espermatozoides.

Encontraron que los espermatozoides absorbieron alrededor de 0,61 milisievert (mSv)/día. En comparación, el límite de la NASA para los astronautas expuestos a la radiación en la órbita terrestre baja es de aproximadamente 50 mSv / año, o 0.14 mSv / día, según la NASA. Los investigadores encontraron que el almacenamiento a largo plazo a bordo de la ISS no dañaba significativamente el ADN en los espermatozoides.
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Después de rehidratar el esperma, lo inyectaron en ratones hembra y descubrieron que los ratones entregaron ocho cachorros sanos. Esas crías no mostraron diferencias en la expresión génica en comparación con los controles: ocho crías entregadas a partir de espermatozoides conservados de la misma manera en la Tierra.

"Hasta ahora, este es el único método que se ha utilizado para examinar el efecto de la radiación espacial en la próxima generación", escribieron los autores.

Los investigadores también golpearon espermatozoides liofilizados de ratón con rayos X en la Tierra y descubrieron que los espermatozoides expuestos a dicha radiación aún podrían producir cachorros sanos. Los investigadores observaron que aunque hay diferencias en el daño al ADN causado por los rayos X frente a la radiación espacial, estiman que los espermatozoides de ratón liofilizado se pueden preservar en la ISS durante más de 200 años antes de volverse inviables.

Aún así, aún no está claro cómo los resultados se traducirían en embriones humanos.

Los espermatozoides liofilizado mostraron una "fuerte tolerancia" a la radiación espacial. Los autores presumen que esto podría deberse a la falta de moléculas de agua dentro de las células congeladas; se cree que la radiación induce daño en el ADN a través de los radicales libres, producidos a medida que las partículas energéticas interactúan con las moléculas de agua dentro de las células, escribieron los investigadores.

Aún así, la ISS no es un gran ejemplo para el espacio profundo, ya que todavía orbita dentro del campo magnético protector de la Tierra. La radiación de partículas densamente ionizantes del espacio profundo puede causar más daño en el ADN a las células, según el estudio. Tales experimentos se pueden reproducir en, por ejemplo, la plataforma orbital lunar-gateway planeada por la NASA, una estación en órbita lunardesenroscado, escribieron.

Además, si este método resulta ser una forma fiable de preservar los espermatozoides o las células germinales, "en un futuro lejano, el almacenamiento subterráneo en la Luna, como en tubos de lava, podría estar entre los mejores lugares para la conservación prolongada o permanente debido a sus muy bajas temperaturas, la protección contra la radiación espacial por gruesas capas de roca madre , y el aislamiento completo de cualquier desastre en la Tierra", escribieron los investigadores. "Estos descubrimientos son esenciales e importantes para que la humanidad progrese hacia la era espacial".

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