Espermatozoides magnéticos guiados por ímanes podem melhorar tratamentos de fertilidade

Os espermatozoides já podem ser orientados com ímanes sem deixarem de nadar por si próprios. Ao prender minúsculas contas magnéticas à cabeça de cada célula, os investigadores conseguem guiá-las na direção de um óvulo, enquanto a cauda fica livre para as impulsionar para a frente.

Para casais com dificuldades em engravidar, isto pode abrir caminho a um tipo de tratamento de fertilidade menos invasivo. A ambição é, um dia, conduzir os espermatozoides dentro do corpo, diminuindo a necessidade de juntar óvulos e espermatozoides numa placa de laboratório.

Atualmente, numa clínica de fertilidade, esse “encontro” é feito artificialmente. Espermatozoides que talvez nunca chegassem ao óvulo acabam colocados mesmo ao lado dele numa placa. Cerca de 2,5 cm (alguns centímetros) de plástico substituem um percurso que, no interior do corpo, impede quase todas as células de cumprir a viagem.

Este novo trabalho segue um caminho diferente: devolve o espermatozoide ao corpo e deixa o íman assumir a função de direção.

Construir espermatozoides magnéticos

A proposta vem de uma equipa liderada pela Dra. Mariana Medina-Sánchez no CIC nanoGUNE, um centro de nanociência em Espanha. Há anos que o seu grupo desenvolve microrrobôs - dispositivos microscópicos concebidos para executar tarefas dentro de organismos vivos.

A criação mais recente são estes espermatozoides magnéticos. A cabeça recebe as contas, mas a cauda não é bloqueada, permitindo que a célula continue a nadar com a sua própria força.

Durante muito tempo, o grande entrave foi obter lotes limpos. Um novo passo de separação permite agora gerar amostras quase totalmente puras e cerca de dez vezes maiores do que antes - quantidade suficiente para realizar experiências.

Contas que protegem as células

Fixar contas estranhas a uma célula viva podia facilmente danificá-la. Por isso, a equipa comparou espermatozoides marcados e não marcados lado a lado, primeiro logo após a marcação e depois novamente duas horas mais tarde.

O melhor cenário seria não haver prejuízo. O ADN dentro das células manteve-se intacto. A “tampa” protetora que ajuda o espermatozoide a penetrar no óvulo mostrou a mesma resistência que nos espermatozoides sem marcação.

A surpresa verdadeira surgiu na fonte de energia das células. Nos espermatozoides não marcados, a percentagem com mitocôndrias saudáveis - as estruturas que fornecem energia à célula - caiu aproximadamente para metade ao fim de duas horas. Nos espermatozoides magnéticos, essa percentagem quase não se alterou.

O stress oxidativo - danos provocados por moléculas instáveis e reativas, capazes de comprometer a motilidade e o ADN dos espermatozoides - quase duplicou nas células não marcadas, enquanto se manteve estável nas células marcadas.

A razão pela qual as contas parecem proteger as células ainda não está esclarecida. Uma hipótese é que se forme um revestimento de proteínas em torno de cada conta, funcionando como uma espécie de escudo. A ligação entre stress oxidativo e falhas do espermatozoide está bem documentada.

Embriões que crescem

O teste decisivo foi verificar se estas células continuavam a conseguir formar um embrião. Usando óvulos e espermatozoides de bovinos, a equipa realizou ciclos completos de FIV, a fertilização in vitro - o procedimento laboratorial que une óvulo e espermatozoide fora do corpo. Foi a primeira vez que se tentou FIV com espermatozoides marcados com ímanes.

Os óvulos fertilizados dividiram-se e evoluíram para blastocistos, esferas com cerca de cem células que assinalam um embrião saudável numa fase inicial. Os espermatozoides com marcação magnética geraram blastocistos aproximadamente à mesma taxa que os espermatozoides comuns, quando usados na mesma concentração. Mesmo a FIV padrão falha com frequência.

Houve ainda uma comparação mais determinante. A amostra marcada continha, apesar de tudo, algumas dezenas de espermatozoides “intrusos” sem contas, pelo que a equipa testou um lote com apenas essa quantidade - e esse lote não produziu embriões. Foi essa a prova de que a fecundação tinha sido feita pelas células magnéticas.

Orientar com ímanes

Marcar os espermatozoides é apenas metade do objetivo. A outra metade é comandar o seu movimento. A equipa criou um sistema que observa as células ao microscópio, seleciona uma e ajusta um campo magnético para a empurrar gradualmente.

Quando ativada, a orientação quase duplicou o número de espermatozoides que alcançaram uma pequena zona-alvo, em comparação com deixá-los mover-se ao acaso. Numa das execuções, cinco células distintas foram conduzidas, uma a uma, até à margem de um único óvulo.

Para trabalhar com quantidades maiores, os investigadores juntaram muitas células marcadas em aglomerados compactos usando um campo magnético rotativo. Deslocaram o “enxame” como um todo e, depois, fizeram-no dispersar quando quiseram. Manter o enxame unido é difícil, porque as células continuam a nadar contra a força que as tenta agrupar.

Guiar espermatozoides no corpo

O objetivo final vai além da placa de laboratório. A equipa pretende, um dia, libertar espermatozoides marcados no interior do corpo e conduzi-los até à trompa de Falópio, onde a fecundação ocorre naturalmente, e depois afastar-se e deixar o processo seguir o seu curso.

Se for feito desta forma, a conceção aconteceria no seu ambiente natural, e não numa placa. Isso poderia tornar o tratamento menos invasivo para mulheres cujos parceiros têm baixa contagem de espermatozoides. Poderia também ajudar na reprodução de espécies ameaçadas que resistem à fecundação em laboratório.

No entanto, permanece um obstáculo. Normalmente, os espermatozoides aderem pela cabeça ao revestimento dessa trompa durante dias antes da fecundação, um comportamento descrito num estudo.

As contas na cabeça podem atrapalhar essa aderência. Ainda assim, imagens iniciais sugerem que os cílios circundantes - estruturas minúsculas semelhantes a pelos - continuavam a alcançar a cabeça do espermatozoide mesmo com as contas presentes.

O que vem a seguir

Uma coisa ficou agora clara, e antes não estava: espermatozoides com contas magnéticas conseguem fecundar um óvulo que se desenvolve num embrião saudável numa fase inicial, e conseguem também ser guiados até um alvo ao longo do percurso.

Apesar disso, o trabalho ainda está numa fase precoce. Foram usados bovinos e não seres humanos, realizaram-se apenas um par de repetições completas, e o acompanhamento parou na fase embrionária, deixando em aberto questões sobre gravidez e genética.

Mesmo assim, o próximo passo é concreto. Os investigadores dispõem agora de um método funcional para produzir espermatozoides magnéticos em números úteis e orientá-los quando necessário. Isto transforma a ideia de guiar a conceção dentro do corpo - antes apenas um esboço - em algo que pode começar a ser testado.