Una investigación apunta nuevos blancos para el desarrollo de un anticonceptivo masculino

Investigadores de la Universidade Estadual Paulista, en Brasil, procuran delinear estrategias farmacológicas con miras a reducir la motilidad de los espermatozoides, dificultando así su llegada a los óvulos

Por Janaína Simões  |  Agência FAPESP – Investigadores de la Universidade Estadual Paulista (Unesp), en Brasil, estudiaron una proteína existente en los espermatozoides y descubrieron dos nuevos blancos que, al combinárselos, pueden utilizarse en el desarrollo de anticonceptivos masculinos. Este estudio también demuestra la factibilidad de usar ratones como modelos para la realización de pruebas in vivo durante el proceso de desarrollo de estos fármacos. Hasta ahora, los científicos interesados en esta proteína habían utilizado primates en sus experimentos, lo que hace que la investigación se vuelva más compleja, más lenta y más cara.

El proyecto se enfoca en la EPPIN, las siglas en inglés de “inhibidor de proteasa epididimaria”, cuya función principal consiste en modular la motilidad de los espermatozoides, es decir, su capacidad de nadar hasta los óvulos. Los científicos y la industria farmacéutica procuran desarrollar anticonceptivos masculinos que actúen sobre la motilidad de los espermatozoides porque es más difícil llegar a un fármaco capaz de impedir la producción del gameto masculino. 

“El grado de complejidad de la producción de espermatozoides es muy diferente al de la producción de los óvulos femeninos. El proceso de espermatogénesis dura alrededor de dos meses y se concreta en forma continua”, explica Erick José Ramo da Silva, docente del Departamento de Biofísica y Farmacología del Instituto de Biociencias de Botucatu (IBB-Unesp) y uno de los autores de artículo publicado en la revista Molecular Human Reproduction. “De producirse un anticonceptivo masculino que impida la producción de espermatozoides, este medicamento tardaría entre tres y cuatro meses para generar efectos a partir del momento en que un hombre lo empiece a tomar”, añade.

Autorización para nadar

Para entender cómo actúa la EPPIN, es necesario conocer algunos detalles del proceso de fertilización humana. Cuando el hombre eyacula, los espermatozoides son expulsados del epidídimo, en donde permanecen almacenados, y avanzan por la uretra, en un camino durante el cual son bañados por diversos fluidos provenientes de órganos tales como la glándula seminal, la próstata y el epidídimo. 

En el caso de los mamíferos, especialmente en el de los primates, el semen recién eyaculado posee un aspecto gelatinoso y es bastante viscoso, pues está compuesto por varias proteínas que forman el llamado coágulo de semen. Una de ellas es semenogelina, con la cual interactúa la EPPIN bloqueando la locomoción de los espermatozoides. “Hasta la eyaculación, los espermatozoides no nadan, pese a que ya cuentan con la maquinaria a tal fin”, explica Ramo da Silva. 

Para proseguir su derrotero en dirección al óvulo, el espermatozoide debe liberarse del coágulo de semen, que es similar a un gel, en razón de la presencia de proteínas secretadas por las vesículas seminales. En este momento entra en acción la proteasa PSA, el antígeno prostático específico, conocida como un marcador para el diagnóstico del cáncer de próstata. La PSA fragmenta varias proteínas que forman ese coágulo, licuando así el semen. Entre las proteínas “rotas” se encuentra la semenogelina. “Con la fragmentación que realiza la proteasa PSA, el espermatozoide puede nadar, en lo que denominamos motilidad progresiva, y penetrar en las capas exteriores del óvulo, en un movimiento al que llamamos motilidad hiperactivada”, detalla. 

Este proceso de fragmentación a cargo de la PSA sucede en el tracto reproductor femenino, entre cinco y diez minutos después de la eyaculación. “Hasta el momento en que el PSA actúa, el único mecanismo que transporta al espermatozoide hacia el tracto reproductor de la mujer es la eyaculación. El espermatozoide no necesita motilidad antes de esa etapa, lo que significa que está guardando energía para recorrer el resto del camino hasta el útero para llegar al óvulo”, añade. 

En investigaciones anteriores, se les aplicaron vacunas de EPPIN humana recombinante [producidas en laboratorio por microorganismos genéticamente modificados] a monos, y estos desarrollaron anticuerpos que se unieron a esta proteína, provocándoles infertilidad al bloquear los procesos de rotura de la semenogelina y retrasar la licuación del semen, lo que comprueba que esta molécula está relacionada con el control de la motilidad de los espermatozoides. 

Como existen muchas diferencias entre roedores y primates, la opción inicial de los científicos consistió en trabajar con los animales del segundo grupo. En tanto, en la investigación realizada por el equipo de Ramo da Silva, la opción fue por utilizar ratones como modelo experimental. Sucede que estos poseen una proteína, la SVS2, que cumple el mismo papel que la semenogelina en los humanos: se une a la EPPIN y bloquea el movimiento de los espermatozoides. 

Los resultados

En la investigación llevada a cabo en la Unesp, se les aplicaron a los ratones tres tipos de anticuerpos para verificar si estos se unían a la EPPIN y bloqueaban la motilidad de los espermatozoides. Al unirse a la EPPIN, los anticuerpos mostraron en qué dominios de la proteína debería efectuarse la intervención con miras a disminuir o impedir la motilidad de los espermatozoides. 

“Como los anticuerpos se elaboran para actuar contra un fragmento de la proteína, no se unen a otras partes de la EPPIN”, explica. Los anticuerpos que inhibieron la motilidad espermática se unieron a un área inicial llamada C-Terminal Kunitz, cosa que era esperable, pero otros anticuerpos, que se unieron al dominio N-Terminal WFDC, también mostraron capacidad como para inhibir la motilidad espermática, una novedad para los científicos. Asimismo, ambos tipos de anticuerpos activados contra las áreas C-terminal y N-terminal promovieron la inhibición de la tasa de fertilización in vitro, confirmando que su unión a la EPPIN tiene efectos sobre el potencial fértil de los espermatozoides.

Al verificar la motilidad de los espermatozoides, se constató su mengua, lo que comprueba que ambas áreas poseen inhibidores de proteasa que regulan la motilidad y que pueden ser blanco de nuevos fármacos. En otras palabras, la investigación demostró que es posible diseñar moléculas que se unan a esas dos regiones, y no solamente a C-Terminal, para impedir la motilidad de los espermatozoides. 

La investigación también indica qué secuencias de la cadena de 133 aminoácidos que forma la EPPIN deben ser el blanco de quienes piensan desarrollar un anticonceptivo masculino que opere sobre la motilidad de los espermatozoides. Por último, también comprueba que es posible utilizar ratones como modelos para pruebas in vivo, lo que puede volver más sencilla, más rápida y más barata la investigación preclínica. 

Los autores principales del artículo de Molecular Human Reproduction en donde se describen estos resultados son Alan Andrew dos Santos Silva y Tamiris Rocha Fanti Rainmundo, quienes desarrollaron la investigación durante su maestría en el Departamento de Biofísica y Farmacología del IBB-Unesp. El estudio cuenta con la colaboración del Departamento de Farmacología y también del de Ciencias Biológicas de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp), y la del Instituto de Biología y Medicina Experimental del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina. 

La investigación recibió el apoyo de la FAPESP en el marco de tres proyectos (2015/08227-0, 2017/11363-8 y 2019/13661-1).

En los próximos pasos, Ramo da Silva coordinará un equipo que apuntará a diseñar pequeñas secuencias de aminoácidos que se unan a la EPPIN de manera similar a lo que hace la semenogelina, y testearlas para ver si interrumpen la motilidad espermática. Ya se ha entablado una colaboración con investigadores de Portugal y del Reino Unido con ese objetivo. 

La idea es testear en ratones en Brasil y utilizar semen humano en las pruebas en Portugal, donde los procedimientos para obtener material biológico humano son más rápidos. “Ahora pretendemos estudiar el mecanismo de acción, cómo transcurre la inhibición y cuáles son las etapas hasta que se concreta la interrupción de la motilidad. De este modo, podremos identificar incluso otros blancos, otras proteínas específicas del espermatozoide que están implicadas en este proceso”, culmina.

Puede accederse a la lectura del artículo intitulado Dissecting EPPIN protease inhibitor domains in sperm motility and fertilizing ability: repercussions for male contraceptive development, Alan A. S. Silva, Tamiris R. F. Rainmundo, Noemia A. P. Mariani, Helio Kushima, Maria Christina W. Avellar, Mariano G. Buffone, Fabíola F. Paula-Lopes, Marcelo T. Moura y Erick J. R. Silva, en el siguiente enlace: academic.oup.com/molehr/article-abstract/27/12/gaab066/6430990?redirectedFrom=fullext.