.
Milhões de casais em todo o mundo sofrem de infertilidade, sendo metade dos casos originados em homens. Para 10% dos homens inférteis, pouco ou nenhum esperma é produzido. Agora, uma nova pesquisa do Instituto Stowers de Pesquisa Médica, em colaboração com o Centro Wellcome de Biologia Celular da Universidade de Edimburgo, está lançando luz sobre o que pode estar errado no processo de formação de espermatozoides, levando a possíveis teorias sobre possíveis tratamentos. .
“Uma causa significativa de infertilidade em homens é que eles simplesmente não conseguem produzir espermatozoides”, disse o investigador da Stowers, Scott Hawley, Ph.D. “Se você sabe exatamente o que está errado, existem tecnologias surgindo agora que podem lhe dar uma maneira de consertar.”
O estudo publicado em 20 de outubro de 2023, em Avanços da Ciência do Hawley Lab e do pesquisador do Wellcome Center, Owen Davies, Ph.D., pode ajudar a explicar por que alguns homens não produzem espermatozoides suficientes para fertilizar um óvulo. Na maioria das espécies que se reproduzem sexualmente, incluindo os humanos, uma estrutura proteica crítica semelhante a uma ponte em forma de treliça precisa ser construída adequadamente para produzir espermatozoides e óvulos. A equipe liderada pela ex-pesquisadora associada de pós-doutorado Katherine Billmyre, Ph.D., descobriu que em ratos, a mudança de um ponto único e muito específico nesta ponte causou seu colapso, levando à infertilidade e, assim, fornecendo informações sobre a infertilidade humana em homens devido a problemas semelhantes com a meiose.
A meiose, o processo de divisão celular que dá origem aos espermatozoides e óvulos, envolve várias etapas, uma das quais é a formação de uma grande estrutura proteica chamada complexo sinaptonêmico. Como uma ponte, o complexo mantém os pares de cromossomos no lugar, permitindo que ocorram as trocas genéticas necessárias, essenciais para que os cromossomos se separem corretamente em espermatozoides e óvulos.
“Um contribuinte significativo para a infertilidade são os defeitos na meiose”, disse Billmyre. “Para entender como os cromossomos se separam corretamente nas células reprodutivas, estamos realmente interessados no que acontece logo antes disso, quando o complexo sinaptonêmico se forma entre eles.”
Estudos anteriores examinaram muitas proteínas que compõem o complexo sinaptonêmico, como interagem entre si e identificaram várias mutações ligadas à infertilidade masculina. A proteína que os investigadores investigaram neste estudo forma as redes da proverbial ponte, que tem uma secção encontrada em humanos, ratos e na maioria dos outros vertebrados, sugerindo que é crítica para a montagem. A modelagem de diferentes mutações em uma região potencialmente crucial da proteína humana permitiu à equipe prever quais delas poderiam perturbar a função da proteína.
Os autores usaram uma técnica precisa de edição genética para fazer mutações em uma proteína-chave do complexo sinaptonêmico em camundongos, o que permitiu aos pesquisadores, pela primeira vez, testar a função de regiões-chave da proteína em animais vivos. Apenas uma única mutação, prevista a partir dos experimentos de modelagem, foi verificada como culpada da infertilidade em camundongos.
“Estamos falando de uma cirurgia precisa aqui”, disse Hawley. “Nós nos concentramos em uma pequena região de uma proteína nesta estrutura gigantesca que tínhamos certeza de que poderia ser uma causa significativa de infertilidade”.
Os ratos têm sido usados há muito tempo como modelos para doenças humanas. A partir dos experimentos de modelagem usando sequências de proteínas humanas, juntamente com a alta conservação dessa estrutura proteica entre as espécies, a molécula precisa que causou infertilidade em camundongos provavelmente funciona da mesma maneira em humanos.
“O que é realmente emocionante para mim é que a nossa investigação pode ajudar-nos a compreender este processo realmente básico que é necessário para a vida”, disse Billmyre.
Para Hawley, esta pesquisa é uma verdadeira representação da versatilidade do Instituto. O laboratório de Hawley normalmente realiza pesquisas em moscas-das-frutas, mas a proteína descoberta neste estudo não estava presente nas moscas-das-frutas e exigiu um organismo de pesquisa diferente para continuar. Graças aos recursos e aos Centros de Tecnologia do Instituto, foi possível dinamizar e testar rapidamente a nova hipótese de infertilidade em ratos.
“Não consigo imaginar outro lugar onde isso possa acontecer”, disse Hawley. “Acho que é um exemplo incrível de como a dedicação do Stowers Institute à descoberta pode produzir grandes resultados, proporcionando importantes avanços na compreensão.”
Autores adicionais incluem Emily A. Kesler, Dai Tsuchiya, Ph.D., Timothy J. Corbin, Kyle Weaver, Andrea Moran, Zulin Yu, Ph.D., Lane Adams, Kym Delventhal, Michael Durnin, Ph.D., e Owen Richard Davies, Ph.D.
Este trabalho foi financiado pelo Wellcome Center for Cell Biology (prêmio: 203149), pela Wellcome Senior Research Fellowship (prêmio: 219413/Z/19/Z) e pelo apoio institucional do Stowers Institute for Medical Research.
.
