Transferencia citoplasmática

Tratamiento de FIV con transferencia citoplasmática

La transferencia citoplasmática es una técnica desarrollada para mejorar la competencia ovocitaria mediante la suplementación de un óvulo con componentes citoplasmáticos de un óvulo de donante, con el objetivo de mejorar la capacidad metabólica y de desarrollo del ovocito receptor. La razón de ser de esta técnica reside en que la calidad ovocitaria está determinada no solo por el ADN nuclear, sino también por el entorno citoplasmático, que contiene mitocondrias, ARNm, proteínas y factores reguladores que controlan el desarrollo embrionario temprano, antes de que se active el genoma embrionario. En ovocitos envejecidos y en óvulos de mujeres con repetidos fracasos de FIV, esta maquinaria citoplasmática suele verse comprometida, incluso cuando los cromosomas parecen normales (May-Panloup et al., 2016; Fragouli y Wells, 2015).

Las mitocondrias son particularmente importantes en este contexto. Los ovocitos contienen cientos de miles de mitocondrias, muchas más que cualquier otro tipo celular, debido a que la fecundación y la segmentación embrionaria temprana requieren una producción de energía extremadamente alta. A medida que las mujeres envejecen, el ADN mitocondrial acumula mutaciones, la producción de ATP disminuye y las especies reactivas de oxígeno aumentan, lo que provoca una formación deficiente del huso ovárico, errores de segregación cromosómica y un desarrollo embrionario deficiente (Bentov y Casper, 2013; May-Panloup et al., 2016). La transferencia citoplasmática busca restaurar parcialmente este entorno metabólico mediante la introducción de mitocondrias sanas y los factores citoplasmáticos asociados de un ovocito joven donante en el óvulo de la paciente durante la ICSI.

A diferencia de la terapia de reemplazo mitocondrial (TRM), la transferencia citoplasmática no elimina todas las estructuras citoplasmáticas del paciente, incluidas las mitocondrias, ni las reemplaza por completo. En su lugar, se aspira (vacía) una fracción del citoplasma del propio óvulo del paciente y se inyecta un volumen correspondiente de citoplasma del donante, generalmente entre 10 y 151 TP3T de todo el citoplasma, junto con el espermatozoide. Esto significa que el embrión resultante contiene una mezcla de mitocondrias, principalmente del paciente y una pequeña fracción del donante. El objetivo no es crear un "embrión de tres progenitores" en un sentido genético, sino mejorar la bioenergética celular para que el ADN nuclear del paciente pueda expresarse adecuadamente durante el desarrollo temprano (Barritt et al., 2001; Zhang et al., 2017).

¿Por qué se utiliza una fracción tan pequeña del citoplasma de una donante de óvulos?

La transferencia citoplasmática se limita deliberadamente a una pequeña fracción del citoplasma del donante porque el objetivo es apoyar el ovocito del paciente, no reemplazarlo.

El óvulo no es solo un contenedor de ADN. Su citoplasma contiene una red altamente organizada y con patrones espaciales de mitocondrias, ARNm, ribosomas, depósitos de calcio, proteínas de anclaje al huso y señales de polaridad que se han acumulado durante muchos meses de maduración del ovocito. Estas estructuras determinan dónde se forma el huso, cómo se orientan las primeras divisiones mitóticas y cómo se establecen los ejes embrionarios. Si se reemplaza demasiado de ese citoplasma, se corre el riesgo de alterar esta organización. El reemplazo citoplasmático de gran volumen puede alterar las oscilaciones de calcio en la fecundación, el posicionamiento del huso y la geometría de la segmentación temprana, todos los cuales son extremadamente sensibles a la arquitectura citoplasmática (May-Panloup et al., 2016; Schatten y Sun, 2011). Aquí es donde la transferencia citoplasmática puede ser realmente más beneficiosa en comparación con el reemplazo completo en la TRM, a menos que la edad de la paciente sea mayor de 40 años y sus propias estructuras citoplasmáticas se consideren menos que óptimas.

A nivel mitocondrial, se elige la ventana 10–15% para lograr el rescate metabólico sin intervención genética. Un ovocito humano contiene aproximadamente entre 100.000 y 300.000 mitocondrias. Los óvulos envejecidos o dañados pueden tener mitocondrias que producen menos ATP y más especies reactivas de oxígeno, lo que perjudica la integridad del huso y el desarrollo embrionario. La introducción de citoplasma sano de donante 10–15% proporciona decenas de miles de mitocondrias funcionales, suficiente para aumentar notablemente la producción de ATP y reducir el estrés oxidativo en el citoplasma (Bentov y Casper, 2013; Fragouli y Wells, 2015).

Sin embargo, si se introduce demasiado citoplasma donante, se crea una heteroplasmia mitocondrial de alto nivel. Esto significa que dos poblaciones mitocondriales competidoras están presentes en niveles similares. En modelos animales y en estudios con células humanas, una alta heteroplasmia puede provocar segregación mitocondrial durante las primeras divisiones celulares, una distribución tisular impredecible y, en algunos casos, una pérdida de eficiencia metabólica con el tiempo a medida que compiten poblaciones mitocondriales incompatibles (Wallace y Chalkia, 2013; Stewart y Chinnery, 2015). Al mantener las mitocondrias del donante en el rango de 10-15%, la mayoría de los embriones regresan naturalmente al dominio de las mitocondrias del paciente en las divisiones posteriores, a la vez que se benefician del impulso metabólico temprano durante las etapas críticas de segmentación y blastocisto.

Por esta razón, la transferencia citoplasmática es fundamentalmente diferente de la terapia de reemplazo mitocondrial. La TRM elimina deliberadamente casi todas las mitocondrias del paciente y las reemplaza con mitocondrias de un donante en un nuevo entorno citoplasmático para prevenir la enfermedad mitocondrial. La transferencia citoplasmática hace lo contrario: preserva la identidad citoplasmática del paciente y la compatibilidad núcleo-citoplasmática, a la vez que proporciona al óvulo la maquinaria sana necesaria para su desarrollo inicial. Ambos métodos presentan ventajas para diferentes grupos de pacientes.

Lo que la transferencia citoplasmática puede y no puede hacer

Lo que la transferencia citoplasmática puede hacer es mejorar las tasas de fertilización, la dinámica de segmentación y la formación de blastocistos en pacientes seleccionadas cuyos óvulos fallan a pesar de tener espermatozoides normales y una respuesta ovárica razonable. En estudios clínicos tempranos, la transferencia citoplasmática se asoció con mayores tasas de desarrollo embrionario y nacimientos vivos en mujeres con fracaso repetido de FIV (Barritt et al., 2001). Trabajos más recientes han demostrado que mejorar la función mitocondrial en ovocitos envejecidos o comprometidos puede mejorar directamente la estabilidad del huso, la producción de ATP y la competencia embrionaria (Bentov y Casper, 2013; Fragouli y Wells, 2015). Esto hace que la transferencia citoplasmática sea particularmente relevante para mujeres con disfunción ovocitaria relacionada con la edad, desarrollo embrionario deficiente a pesar de embriones cromosómicamente normales o fracaso repetido de implantación.

Sin embargo, es igualmente importante tener claro lo que la transferencia citoplasmática no puede hacer. No corrige las anomalías cromosómicas en el óvulo. Si un ovocito presenta no disyunción o daño grave en el ADN, la adición de citoplasma sano no lo solucionará. Tampoco elimina la enfermedad mitocondrial hereditaria, ya que las mitocondrias del paciente siguen siendo dominantes en el embrión. Por ello, la transferencia citoplasmática no se utiliza para prevenir la transmisión de trastornos genéticos mitocondriales; esa es la función de la TRM, donde el ADN nuclear se transfiere a un óvulo de donante que contiene únicamente mitocondrias sanas (Craven et al., 2010; Hyslop et al., 2016).

En la práctica, la transferencia citoplasmática se considera una estrategia de rescate metabólico para óvulos con ADN nuclear intacto, pero con la maquinaria celular deteriorada. Puede mejorar el desarrollo embrionario y el potencial de implantación en ciertos grupos de pacientes, pero no anula la genética, no rejuvenece los cromosomas ni sustituye a los óvulos de donante en casos de aneuploidía grave o insuficiencia ovárica. Cuando se utiliza adecuadamente, se sitúa entre la FIV estándar y la terapia de reemplazo mitocondrial completa, ofreciendo una forma biológicamente racional de mejorar la competencia ovocitaria sin modificar la identidad genética de la paciente.

¿Cómo funciona el tratamiento de FIV citoplasmática en la práctica clínica?

En los programas modernos de transferencia citoplasmática, el procedimiento no se basa en un solo óvulo. Se basa en la probabilidad, la redundancia y la selección, ya que incluso cuando se mejora la función citoplasmática, la genética nuclear subyacente del ovocito sigue siguiendo la biología relacionada con la edad. Por esta razón, nuestro objetivo es trabajar con un mínimo de unos cinco ovocitos maduros (M2) como umbral práctico para obtener resultados significativos. Esto no es arbitrario. Las tasas de fecundación, las tasas de formación de blastocistos y las tasas de euploidía operan como probabilidades multiplicativas. Cuando solo se dispone de uno o dos ovocitos, incluso una transferencia citoplasmática biológicamente exitosa tiene una alta probabilidad de no producir ningún embrión transferible simplemente debido al desgaste estadístico (Fragouli y Wells, 2015; Franasiak et al., 2014).

Debido a que muchas pacientes candidatas a la transferencia citoplasmática presentan baja respuesta o se encuentran en edad reproductiva avanzada, alcanzar cinco ovocitos M2 en un solo ciclo puede no ser posible. En estos casos, la acumulación de ovocitos en múltiples recuperaciones se convierte en una parte esencial de la estrategia. Cada recuperación se suma al grupo de ovocitos M2 que pueden ser fecundados y recibir suplementación citoplasmática. Este concepto está bien establecido en la FIV de baja reserva y en la preservación de la fertilidad, donde el número acumulado de ovocitos, en lugar del rendimiento de un solo ciclo, es el predictor más sólido del éxito (Cobo et al., 2016; Vaiarelli et al., 2020). En el contexto de la transferencia citoplasmática, la acumulación es aún más importante porque la técnica se está aplicando a óvulos que ya están biológicamente desfavorecidos.

La razón por la que el umbral de cinco ovocitos es importante no solo es la fertilización, sino también el desarrollo embrionario y la selección genética. Incluso en ciclos de FIV optimizados, solo una fracción de los óvulos fertilizados alcanzará la etapa de blastocisto, y solo una fracción de los blastocistos será cromosómicamente normal. Grandes conjuntos de datos de PGT-A muestran que en mujeres de 40 años, solo entre 10 y 301 TP3T de los blastocistos son euploides, incluso cuando el desarrollo embrionario es bueno (Franasiak et al., 2014; Tiegs et al., 2020). La transferencia citoplasmática puede mejorar la competencia del desarrollo, lo que significa que más embriones alcanzan la etapa de blastocisto, pero no cambia la tasa de error meiótico que causa la aneuploidía. Esto significa que aún se necesitan números para llegar a un embrión sano.

Es por esto que la transferencia citoplasmática es más poderosa cuando está integrada en una estrategia que tiene como objetivo producir múltiples embriones, seguidos de Prueba PGT-A para identificar cuáles de esos embriones son verdaderamente cromosómicamente normales. La suplementación citoplasmática ayuda a los embriones a sobrevivir al estrés metabólico del desarrollo temprano y a alcanzar la etapa de blastocisto, pero la PGT-A es lo que permite seleccionar el embrión que presenta una función citoplasmática mejorada y una genética nuclear intacta. Sin este paso final de selección, el beneficio de la transferencia citoplasmática se ve diluido por la alta tasa de aneuploidía, especialmente en pacientes de edad avanzada (Fragouli y Wells, 2015; Tiegs et al., 2020).

Desde un punto de vista probabilístico, esto significa que cuantos más embriones se puedan crear, mayor será la probabilidad de éxito. Cada ovocito M2 tiene una cierta probabilidad de fertilizar, cada óvulo fertilizado tiene una cierta probabilidad de convertirse en un blastocisto, y cada blastocisto tiene una cierta probabilidad de ser euploide. La transferencia citoplasmática aumenta el paso intermedio, la formación del blastocisto, pero no elimina el cuello de botella final, que es la normalidad cromosómica. Acumular ovocitos para alcanzar al menos cinco M2, crear varios embriones y luego usar PGT-A para seleccionar el mejor es, por lo tanto, la forma en que la transferencia citoplasmática pasa de ser una técnica biológicamente interesante a un tratamiento clínicamente significativo (Franasiak et al., 2014; Vaiarelli et al., 2020).

En la práctica, esto significa que algunas pacientes necesitarán dos, tres o incluso más recolecciones de óvulos antes de realizar el PGT-A y la transferencia de embriones, de modo que haya suficientes embriones disponibles para justificar el procedimiento. El objetivo no es obtener un embrión rápidamente, sino generar una cohorte de embriones de la que se pueda seleccionar un embrión genéticamente sano y con un desarrollo competente, lo que ofrece a la paciente una posibilidad real de embarazo en lugar de un único intento con pocas probabilidades.