Em um artigo publicado na edição de novembro da revista Teriogenologia , uma equipe de pesquisadores da University of North Carolina em Charlotte e do Smithsonian Conservation Biology Institute, anunciou a primeira secagem e reidratação bem-sucedida de espermatozóides de gatos domésticos usando um método rápido de desidratação por microondas.

Os autores do artigo, Jennifer Patrick e Gloria Elliott da UNC Charlotte, e Pierre Comizzoli da SCBI, mostram que os espermatozóides reidratados apresentam danos mínimos ao DNA e são viáveis ​​- são capazes de produzir embriões in vitro. Como o grupo já havia conseguido produzir ovos de gato desidratados viáveis, este achado mostra a possibilidade de preservar células reprodutivas felinas em um estado seco.

Longe de ser uma conquista esotérica, a preservação bem-sucedida de espermatozóides de gatos por desidratação é um passo potencialmente importante para abordar questões-chave envolvidas na biologia reprodutiva de felinos selvagens.

Muitos biólogos e cientistas ambientais pensam que a biosfera está atualmente no meio de uma "sexta extinção" que pode culminar em uma grande redução do número de espécies no planeta e no colapso de vastos ecossistemas. Existe um risco significativo de que, em um futuro próximo, espécies-chave para a diversidade biológica do planeta podem se extinguir ou ter sua diversidade genética tão reduzida que as populações selvagens não são viáveis.

A ciência pode ser capaz de melhorar rapidamente e com sucesso o status de pequenas populações de animais se mais "bibliotecas" de óvulos e espermatozóides preservados estiverem disponíveis. Os cientistas poderiam simplesmente usar estoques de material reprodutivo, preservado no estábulo, forma seca, reidrate-os e crie uma população de embriões viáveis.

Por que células reprodutivas secas? A ideia de preservar o esperma, ovos e embriões para uso posterior não são novos, mas geralmente a técnica de preservação preferida é que esses materiais sejam congelados. A criopreservação é uma tecnologia comprovada para preservar células germinativas e embriões, mas há problemas com essa abordagem, considerando a incerteza futura. O armazenamento em temperaturas de congelamento requer fornecimento constante de energia, tecnologia e instalações caras, e operações de manutenção complexas - todas as coisas difíceis e caras de manter continuamente por longos períodos de tempo, especialmente sob condições ocasionalmente adversas.

A natureza sugere outro, talvez mais robusto, solução:estase celular por desidratação. Plantas, fungos e bactérias, faça isso comumente, colocando seu material genético em esporos, cistos, pólen e sementes, que o mantém preservado por curtos períodos - e também, as vezes, para escalas de tempo muito mais longas - e permitem que seja transportado por distâncias também.

Alguns animais que vivem em desertos inóspitos e outros ambientes extremos - como artémia e tardígrados ("ursos d'água") - também desenvolveram a capacidade de colocar sua biologia em um estado de estase desidratada, às vezes por longos períodos. Eles fazem isso produzindo e acumulando altas concentrações de açúcares dissacarídeos (como a trealose) em suas células, que substitui a água perdida durante a desidratação e se solidifica em um vidro - um líquido realmente altamente viscoso que interrompe a atividade química e imobiliza enzimas - um congelamento à temperatura ambiente das estruturas e atividades celulares, uma versão de nível molecular de insetos congelados em âmbar.

"Quando você está pensando sobre a preservação de organismos a longo prazo, você não está preocupado apenas com interrupções elétricas. Inundações e outros eventos climáticos podem exigir a realocação de amostras sob coação, "Elliott observa." Amostras congeladas não são facilmente transportáveis, ao passo que se suas amostras forem armazenadas em pacotes secos - assim como frutas secas ou qualquer produto seco que você tenha em uma prateleira - você pode jogar sua coleção em um saco e sair pela porta . Esse é o conceito - não apenas para manter o custo de armazenamento baixo, mas para tornar os espécimes facilmente transportáveis, facilitando o compartilhamento ou realocação de espécimes. "

O método de preservação que a equipe de pesquisa de Elliott está investigando envolve a suspensão de células em uma solução diluída de trealose, e, em seguida, concentrando-o removendo a água com um processo de aquecimento auxiliado por micro-ondas suave para que se forme um vidro de trealose, imobilizar moléculas biológicas em temperatura ambiente, semelhante ao congelamento.

As células reprodutivas foram previamente preservadas a seco de forma semelhante com trealose, usando uma técnica de liofilização, mas o método auxiliado por microondas é mais rápido e pode permitir um uso mais extenso da tecnologia.

"Isso nos permite colocar essas tecnologias de preservação em alguns ambientes com poucos recursos - países do terceiro mundo, como nações em desenvolvimento, , "Elliott disse." Se você considerar espécimes para pesquisa de biodiversidade - esses países não foram criados para esse tipo de coleta e este método de preservação abre essa possibilidade. "

A descoberta também expande a gama de espécies de mamíferos cujas células germinativas podem ser preservadas a seco com sucesso. Experimentos anteriores preservaram a seco com sucesso espermatozoides e óvulos em ratos e camundongos, mas a biologia das células germinativas de roedores é significativamente diferente da de outros mamíferos, incluindo gatos e humanos. Em roedores, a célula espermática é relativamente simples e contém principalmente apenas o material genético masculino, enquanto em gatos e humanos também contém o centrossoma, uma estrutura celular necessária para a divisão celular e o desenvolvimento bem-sucedido de um embrião. Uma vez que o centrossoma é vital para a reprodução e os espermatozoides são pequenas estruturas celulares, os espermatozoides de gatos são potencialmente mais difíceis de preservar do que os espermatozoides de roedores.

"Esta é a primeira vez que isso é feito com esperma de gato, e o esperma do gato está mais próximo do esperma humano do que o esperma do roedor, "Elliott observa.

"Muito trabalho foi feito em ratos, mas o rato não é necessariamente um bom modelo para herança centrossomal, o que pode afetar a fertilidade. É por isso que acreditamos que o modelo do gato doméstico é um modelo melhor para humanos do que roedores, e esta descoberta é significativa, " ela disse.

A taxa de sucesso reprodutivo do esperma reidratado da equipe foi de 6,5%, em comparação com uma taxa de 15% com espermatozóides frescos, uma redução da viabilidade, mas ainda aceitável para fins de preservação. Espermatozóides reidratados não eram móveis, mas isso também não era crítico para a produção de embriões viáveis.

“Quando estamos secando e armazenando amostras com o propósito de criar embriões, não precisamos ter espermatozoides totalmente intactos, pois faremos injeções intracitoplasmáticas de espermatozoides com as amostras reidratadas, "Elliott notou." Você não tem que ter um rabo, você não precisa ter cabeças de esperma completamente intactas - você está essencialmente injetando componentes essenciais do esperma. As cabeças dos espermatozoides não precisam estar em uma forma fantástica, mas você precisa garantir que certos componentes críticos estejam intactos, incluindo o centrossoma. "

Embora a descoberta seja uma prova de conceito, ainda há trabalho a ser feito no desenvolvimento e comprovação da tecnologia. Elliott observa que resta saber se o nível de secura alcançado atualmente é alto o suficiente para preservação a longo prazo sem qualquer refrigeração, e também se a secagem adicional é possível. Depois que essas condições forem otimizadas, então, o teste precisa ser feito para garantir que os embriões possam amadurecer e se tornar gatinhos saudáveis.