Un ovario artificial es un tratamiento potencial de preservación de la fertilidad que tiene como objetivo imitar la función del ovario natural .
La preservación convencional de la fertilidad femenina implica la criopreservación de ovocitos o de tejido ovárico . Sin embargo, estos tratamientos tienen desventajas. La criopreservación de ovocitos no es posible en mujeres con cáncer prepuberal o insuficiencia ovárica prematura . La criopreservación de tejido ovárico también plantea el riesgo de reintroducir células malignas después de la recuperación del cáncer, en particular en mujeres con leucemia previa . [1]
Los ovarios artificiales podrían ser una alternativa eficaz para preservar la fertilidad. El ovario artificial tiene como objetivo replicar su homólogo natural mediante la producción de ovocitos y la liberación de hormonas esteroides . Hasta la fecha, no se han fecundado o utilizado ovocitos humanos para producir descendencia mediante un ovario artificial y es poco probable que esto ocurra hasta que se hayan completado más investigaciones y se hayan considerado las cuestiones bioéticas . [2]
Idealmente, el ovario artificial debería contener folículos u ovocitos obtenidos de la criopreservación de tejido ovárico, así como otras células ováricas para proporcionar factores de crecimiento . [3] Luego, los folículos aislados se trasplantan (ya sea en el sitio normal del ovario o en otra parte del cuerpo) en un andamio de parto. [4] Un andamio biocompatible ideal causaría una inflamación mínima , sería adecuado para la neoangiogénesis y se degradaría después del trasplante. [5]
Los ovarios artificiales tienen algunas limitaciones. Desde una perspectiva ética, existe la cuestión de la justicia en cuanto a quiénes calificarían para recibir ovarios artificiales (excepto en el caso de trasplantes autólogos), ya que la disponibilidad es limitada. [5] También existen preocupaciones bioéticas en torno al diagnóstico preimplantacional y la manipulación genética de los ovarios artificiales. [5] Si se utiliza el propio tejido ovárico de una paciente para generar ovarios artificiales, el riesgo de reintroducción de malignidad sigue estando presente, aunque este riesgo se reduciría si solo se utilizaran ovocitos. [5]
Un área de investigación futura en este campo se centrará en la fuente de ovocitos para ovarios artificiales. Existe la posibilidad de utilizar células madre pluripotentes inducidas (iPSC) como fuente alternativa a los gametos propios de la paciente . Aunque esto aún no se ha probado con células madre humanas, los ratones trasplantados con estas células pudieron reproducirse con éxito mediante maduración y fertilización in vitro . [5] Sin embargo, se sabe que las iPSC humanas tienen mutaciones del ADN mitocondrial incluso cuando se aíslan de donantes sanos, por lo que todavía queda mucho trabajo por hacer en esta área. [6]
El tejido ovárico se someterá a pasos de cultivo secuenciales para (con suerte) producir ovocitos maduros fertilizables: [2]
Una fuente común de tejido ovárico utilizado proviene del tejido extirpado de la paciente antes del tratamiento del cáncer, que luego se criopreserva. [7] Luego, el tejido se cultiva para activar los folículos primordiales y permitir que se desarrollen. [2] Para aislar los folículos, una combinación de digestión enzimática y mecánica de tejidos ha demostrado ser el método más eficaz para producir una gran cantidad de folículos manteniendo su calidad. [8] Las enzimas utilizadas, liberasa DH y DNasa, se producen mediante buenas prácticas de fabricación (BPF) para cumplir plenamente con las directrices de BPF y garantizar su aplicación futura en pacientes. El proceso de digestión enzimática se inactiva cada 30 minutos y la suspensión se filtra para permitir que se eliminen los folículos completamente aislados y reducir la exposición innecesaria a las enzimas que puede provocar daños en su membrana basal y su muerte. [8]
Al recuperar los folículos aislados, se pueden recuperar células malignas inadvertidamente, lo que plantea el riesgo de reintroducir células malignas en el paciente. [8] Para minimizar el riesgo de contaminación, los folículos aislados se someten a un paso de lavado que implica enjuagar los folículos con medio de disección fresco, tres veces, para separarlos de las células aisladas circundantes. [2] [8]
Los folículos aislados se encapsulan luego dentro de una matriz 3D y se cultivan durante hasta 4 semanas. [7] El material utilizado tiene que cumplir con los estándares de bioseguridad y clínicamente compatibles, como la protección y el soporte adecuados de los folículos y la adaptabilidad a la temperatura corporal humana, si se van a trasplantar ovarios artificiales a un paciente. [5] Los materiales potenciales se dividen en polímeros sintéticos y polímeros naturales . [8] Los polímeros sintéticos tienden a ser más predecibles que los polímeros naturales en términos de su tasa de degradación y sus propiedades mecánicas se pueden adaptar a los requisitos clínicos específicos. [8] Aunque no contienen moléculas esenciales para la adhesión celular, se pueden incorporar factores bioactivos para estimularla. [8] El único polímero sintético utilizado hasta ahora ha sido el poli(etilenglicol) , que desarrolló folículos de ratón inmaduros en folículos antrales y cuerpos lúteos. [8] [5]
Los polímeros naturales tienen moléculas bioactivas que desempeñan un papel en la adhesión , migración, proliferación y diferenciación celular . [8] Sin embargo, carecen de la resistencia mecánica y la adaptabilidad que tienen los polímeros sintéticos. [8] A diferencia de los polímeros sintéticos, ha habido éxito con una gama más amplia de polímeros naturales: colágeno , coágulos de plasma, fibrina , alginato y tejido ovárico descelularizado. [8] [5]
El microambiente de la estructura debe imitar al del ovario natural, por lo que el ovario artificial debe soportar los folículos estructuralmente, pero también celularmente. [8] Las células del estroma ovárico se integran en el microambiente ya que juegan un papel importante en el desarrollo temprano de los folículos. [8] Liberan varios factores que regulan positivamente la transición de folículos primordiales a folículos primarios, pero también liberan otras células que se diferenciarán en células de la teca ; aquellas que juegan un papel de apoyo para el crecimiento de los folículos y producen esteroides sexuales como la androstenediona y la testosterona . [8] Esto se puede lograr aislándolos de una segunda biopsia ovárica fresca una vez que el paciente ha completado su tratamiento contra el cáncer, evitando así una posible contaminación. [8] Las células endoteliales también deben cotransportarse ya que son clave para promover la angiogénesis del ovario artificial. [8]
Los ovocitos inmaduros se recuperan del ovario artificial y se cultivan in vitro durante otras 24 a 48 horas, lo que les permite madurar y convertirse en ovocitos listos para la FIV o la vitrificación (criopreservación). [7]
La mayor parte del conocimiento que tenemos sobre el ovario artificial se ha descubierto mediante el uso de modelos de ratón. Los experimentos iniciales en la década de 1990 se realizaron en ratones a los que se les injertaron folículos preantrales en un ovario artificial hecho con colágeno. [8] Se demostró que los folículos preantrales experimentaban un crecimiento in vitro (IVG), lo que sugiere que una matriz de colágeno podría ser de gran utilidad para un ovario artificial. [8] A pesar de los resultados positivos, el crecimiento se acompañó de atresia de los folículos antrales, lo que significó que fue necesario buscar otras alternativas al colágeno que permitieran el crecimiento de los folículos cuando se implantó nuevamente el ovario artificial en el ratón. [8]
Desde entonces, se han probado diversas matrices naturales para comprobar su utilidad como ovario artificial. Entre ellas se incluyen la fibrina, el alginato y el ovario humano descelularizado, que han demostrado maduración in vitro, producción de estructura similar a la del ovario y producción de crías cuando se trasplantan a ratones. [8] [1] Además de observar estos eventos por separado, se ha demostrado en el modelo de ratón el proceso completo de desarrollo desde el injerto de folículos preantrales al ovario hasta el nacimiento de crías vivas. [1]
Además de estas matrices naturales, también se han probado en ratones una serie de matrices sintéticas. Las matrices sintéticas tienen la ventaja de que se pueden fabricar en grandes cantidades y conservar durante mucho tiempo. [1] Sin embargo, no contienen los factores biológicos necesarios para la adhesión celular, por lo que añaden otra capa de complejidad a su creación. [8] Se espera que el conocimiento que hemos adquirido utilizando modelos de ratón pueda algún día aplicarse clínicamente, ya sea mediante el uso de matrices naturales o sintéticas.
Los ovarios artificiales no sólo han demostrado su capacidad para restaurar la fertilidad, sino que también se han relacionado con la restauración completa de la producción de hormonas que conduce a la pubertad . Se ha demostrado que el trasplante de un ovario artificial humano descelularizado que contiene folículos primarios murinos induce la pubertad en ratones sin ovocitos al promover la producción de estradiol e inhibina B. [9] Luego se demostró que los ratones podían producir descendencia viable, lo que sugiere que los ovarios artificiales podrían ser útiles en mujeres que no han pasado por la pubertad. [10]
Podrían existir muchas aplicaciones posibles de los ovarios artificiales humanos.
Una aplicación emergente de los ovarios artificiales humanos sería el uso de ovocitos que hayan sido sometidos a maduración in vitro (MIV) en la FIV o la criopreservación. La recuperación de ovocitos seguida de la MIV no requiere estimulación hormonal y puede ser un procedimiento rápido, por lo que sería ventajoso para la preservación de la fertilidad de pacientes con cáncer, especialmente cuando la quimioterapia debe comenzar lo antes posible. [11]
Otra posible aplicación clínica de los ovarios artificiales humanos es el retrasplante de folículos ováricos que se han cultivado in vitro. En modelos animales, se han cultivado folículos ováricos preantrales in vitro, que luego se han aislado e implantado en un ovario artificial tridimensional biodegradable para su retrasplante en el ovario del animal. [2] Este método ha demostrado tener un éxito potencial en modelos animales, pero en humanos sigue siendo un concepto teórico por ahora.
Una tercera posible aplicación clínica es el retrasplante de tejido ovárico activado in vitro. Esto permitiría extraer tejido ovárico de una paciente, activarlo in vitro y luego autotrasplantarlo en la misma paciente. Sin embargo, este tratamiento no se recomienda para pacientes que tienen cánceres que pueden hacer metástasis en los ovarios (por ejemplo, leucemia) o aquellos con carcinomas ováricos , debido a las preocupaciones de que las células cancerosas puedan reimplantarse nuevamente en la paciente. El autotrasplante del tejido ovárico activado en el ligamento ancho del útero , la fosa ovárica o el ovario restante se puede completar mediante procedimientos de laparoscopia o minilaparoscopia. Este procedimiento ha dado como resultado el nacimiento de descendencia sana de pacientes que sufrieron insuficiencia ovárica prematura. [2] [1]
Se necesitan más investigaciones para que los procedimientos descritos anteriormente tengan más éxito. Un área en la que se está avanzando en la investigación es la del ovario impreso en 3D . Se podría crear un andamio de hidrogel microporoso impreso en 3D, en el que se podrían implantar folículos ováricos aislados. Esto favorecería un mayor crecimiento folicular in vivo después del trasplante. Se restableció la función ovárica endocrina y reproductiva completa en ratones esterilizados utilizando este método. [2]