La criobiología se enfoca en entender cómo reaccionan los materiales biológicos a temperaturas muy bajas. Este campo ha experimentado avances significativos, particularmente en el ámbito de la reproducción asistida, donde se han desarrollado programas para preservar la fertilidad. Estos desarrollos revisten importancia crítica para quienes exploran alternativas en materia de fertilidad y preservación de gametos.
Introducción a la Preservación de la Fertilidad y la Criobiología
La preservación de la fertilidad (PF) es un campo emergente que ofrece tratamientos dirigidos a proteger la capacidad reproductiva futura de las personas. La preservación de la fertilidad tiene como objetivo proteger la capacidad reproductiva de una persona por diferentes condiciones de salud, tratamientos médicos o razones sociales que la puedan comprometer. Las técnicas aceptadas para la preservación de fertilidad en humanos son la criopreservación de gametos y de embriones. Existe evidencia prometedora creciente sobre distintas técnicas experimentales dentro de este campo, como la crioconservación del tejido gonadal, o estrategias de maduración in vitro, así como nuevas metodologías en los protocolos criogénicos que supondrán una optimización de los resultados y un punto de inflexión dentro del campo de la reproducción asistida.
Este trabajo tiene como objetivo explorar el estado del arte de las estrategias actuales ofrecidas a las mujeres en el contexto de preservación de la fertilidad, revisar los avances en criobiología y su papel en la evolución de este ámbito. Para ello, se ha realizado una búsqueda de la literatura publicada en relación con la preservación de la fertilidad humana y los últimos avances en criobiología. Se revisaron todos los estudios relevantes publicados hasta abril del 2023, incluyendo artículos científicos originales, revisiones y guías clínicas de instituciones médicas científicas como la ESHRE (European Society of Human Reproduction and Embryology) o la ASRM (American Society of Reproductive Medicine).
Contexto y Necesidad de la Preservación de la Fertilidad
Demanda Creciente y Causas
Aunque en la actualidad existe una creciente demanda de tratamientos de PF por posposición de la maternidad, otra parte relevante se produce en el contexto de tratamientos oncológicos u otros tratamientos médicos que pueden comprometer la capacidad reproductiva futura. A nivel oncológico, la mejora de las técnicas de detección y tratamiento han conseguido una tendencia a la cronificación de la enfermedad.
Efectos Gonadotóxicos de Tratamientos Oncológicos
Sin embargo, se ha descrito el potencial efecto gonadotóxico que pueden tener ciertos tratamientos antineoplásicos debido al efecto directo en el eje hipotálamo-pituitario-gonadal. Cabe destacar que la combinación precisa de fármacos quimioterapéuticos y la frecuencia y duración de la administración determinan sus efectos gonadotóxicos finales.
En las mujeres, la quimioterapia puede inducir la apoptosis de los folículos primordiales, lo que lleva a una reducción de los niveles de la hormona antimülleriana (AMH) y acelera el reclutamiento de los folículos primordiales sobrevivientes, lo que resulta en el agotamiento de la reserva ovárica y el fallo ovárico prematuro (POI). Se han identificado tanto mecanismos directos agudos como mecanismos indirectos diferidos para los efectos de los agentes anticancerígenos que causan una disminución en la reserva ovárica. El mecanismo principal radica en que los fármacos anticancerígenos inducen directamente roturas de doble cadena de ADN, activando así las vías relacionadas con la apoptosis o autofagia, como los agentes alquilantes o inhibidores de la topoisomerasa.
El segundo mecanismo sugiere que los fármacos anticancerígenos pueden provocar de manera indirecta la depleción de folículos primordiales mediante lesiones microvasculares y estromales debido a isquemia, necrosis o inflamación. Existe una tercera hipótesis denominada el «efecto burnout». Algunos estudios han demostrado que los fármacos anticancerígenos inducen la activación de la vía PI3K/AKT/FOXO3a, lo que conduce a la reducción de folículos mediante la activación masiva de folículos primordiales en ratones y tejido ovárico humano cultivado. Sin embargo, existe controversia acerca de la metodología y del mecanismo biológico de la pérdida folicular basados en estudios que respaldan la «teoría del burnout». Aún no se ha corroborado que el crecimiento de folículos primordiales sea la causa predominante de la pérdida de estos folículos inducida por la quimioterapia. Por consiguiente, la «teoría del burnout» en relación con la depleción folicular ocasionada por la quimioterapia carece aún de evidencia concluyente y está sujeta a debate.
Cabe destacar que son principalmente los agentes alquilantes administrados en dosis elevadas los que se vinculan con el deterioro gonadal y la consecuente infertilidad. En relación con el riesgo gonadotóxico asociado a los fármacos quimioterapéuticos administrados, distintas sociedades científicas recomiendan la estimación del riesgo individual de gonadotoxicidad para el asesoramiento para la PF teniendo en cuenta las características del tratamiento propuesto, del paciente y de la enfermedad.
Además, se han observado mayores efectos gonadotóxicos cuando se comparan cantidades similares de quimioterapia o radioterapia en mujeres de edad más avanzada, con la reserva ovárica ya disminuida, que en jóvenes. Sin embargo, debido a la variabilidad entre pacientes y a la insuficiencia de evidencia, es altamente complejo ofrecer recomendaciones precisas respecto a estrategias de vigilancia estratificadas por riesgo basadas en umbrales de dosis o en la edad al momento del tratamiento.
De hecho, el nivel de AMH al momento del diagnóstico de cáncer se ha propuesto como predictor a largo plazo de la función ovárica, lo que permite una mejor evaluación del riesgo de fallo ovárico inducido por quimioterapia. No obstante, además de los marcadores de reserva ovárica, la edad de la paciente también es un aspecto clave a considerar para ofrecer la PF a las mujeres, puesto que después de los 35 años, se han reportado unos resultados reproductivos significativamente inferiores.
Estrategias de Preservación y Limitaciones
Generalmente, las estrategias de PF suelen ofrecerse antes de iniciar el tratamiento gonadotóxico. La técnica más frecuentemente utilizada para este fin es la vitrificación de gametos. No obstante, este planteamiento no es posible cuando los pacientes no pueden producir sus propios gametos, como ocurriría en pacientes prepúberes, o en mujeres cuando no está indicada la estimulación ovárica controlada porque interferiría con el plan de tratamiento del paciente. En esta línea, existen estrategias de PF para ofrecer en estos casos, aunque aún son consideradas como experimentales, como sería la criopreservación de tejidos gonadales.
Razones Médicas No Oncológicas
La PF por razones médicas no oncológicas abarcaría una serie de enfermedades que pueden comprometer la fertilidad futura de las personas que las padecen. Incluiría principalmente la presencia de endometriosis, disminución de la reserva ovárica, enfermedades autoinmunes y riesgo de insuficiencia ovárica debido a condiciones genéticas como la premutación X frágil o el síndrome de Turner. Otras razones para PF son la deleción del cromosoma X y los pacientes que se han sometido a una intervención de afirmación de género.
La Criobiología y la Crioconservación
La criobiología, que estudia los efectos de las bajas temperaturas en los organismos vivos, se ha convertido en un campo innovador con importantes implicaciones para la PF. En realidad, el proceso de congelación y almacenamiento de varias células reproductivas, incluidos espermatozoides, ovocitos, embriones e incluso tejido ovárico, es conocido como crioconservación o criopreservación. Cabe destacar que los resultados de la criopreservación dependen indirectamente de la calidad de los gametos criopreservados, que a su vez dependen de la respuesta al tratamiento de estimulación ovárica.
Asimismo, en el contexto de la criopreservación embrionaria, se ha señalado que el resultado exitoso de este procedimiento está vinculado a la calidad de los gametos que dan origen a los embriones. Prácticamente, todas las preocupaciones relacionadas con la criopreservación de embriones, sean éticas, legales o religiosas, pueden ser desafiadas por la elección de la criopreservación de gametos. A diferencia de la criopreservación de gametos, el programa de criopreservación de embriones resulta clave para el manejo del ciclo de fecundación in vitro (FIV), donde los embriones evolutivos sobrantes que hayan sido criopreservados pueden ser utilizados en un ciclo posterior de transferencia embrionaria sin necesidad de repetir la estimulación ovárica y punción folicular para obtener ovocitos de nuevo.
El rendimiento de las estrategias de congelación y almacenamiento de gametos y embriones tiene un papel crucial también en los programas de donación, facilitando el manejo de los pacientes que recurren a este tipo de tratamientos. En realidad, la criopreservación de gametos y embriones son las principales prácticas implementadas y técnicas bien establecidas para la PF, que se aplican ampliamente a diario en clínicas de todo el mundo.
Así pues, los avances en las técnicas de criopreservación han revolucionado el campo de la reproducción asistida, mejorando significativamente el resultado de la PF. Aun así, la identificación de los candidatos adecuados para las técnicas de PF más invasivas o experimentales aún es un desafío para los clínicos.
Métodos Establecidos para la Preservación de la Fertilidad Femenina: Ovocitos y Embriones
Progreso y Requisitos
En los últimos años, las técnicas de PF en mujeres han experimentado un progreso notable. Tanto la criopreservación de óvulos como de embriones se ha convertido en un método ampliamente aceptado para preservar la fertilidad femenina. Sin embargo, ambos requieren que las mujeres se sometan al menos a un ciclo de estimulación ovárica controlada con gonadotropinas para proceder a la recolección de ovocitos, por lo que solo se puede proponer a pacientes pospuberales que dispongan de tiempo suficiente para realizar la estimulación ovárica.
Criopreservación de Embriones
La criopreservación de embriones representa la primera técnica establecida para preservar la fertilidad desde el primer embarazo reportado en 1983 a partir de un embrión criopreservado. No obstante, a pesar de ser una técnica efectiva, la criopreservación de embriones requiere de una pareja masculina, lo cual abre la puerta a distintos dilemas éticos sobre el destino de los embriones «huérfanos» si la paciente fallece o si se separa de su pareja.
Criopreservación de Ovocitos Maduros
Por contra, la criopreservación de óvulos maduros preserva la capacidad de tener descendencia de una mujer con una pareja elegida en el futuro, motivo por el cual se ha convertido en la técnica de elección de la PF femenina en los últimos años. Desde el primer embarazo tras criopreservación de ovocitos humanos en 1986, la metodología del laboratorio ha sido gradualmente optimizada hasta llegar a obtener los resultados exitosos de hoy en día.
Parámetros Clave y Daños Celulares en la Criopreservación
De forma general, en el proceso de criopreservación de gametos o embriones existen tres parámetros claves a controlar para el éxito de la técnica: la concentración de agentes crioprotectores (CPA, del inglés), la velocidad de enfriamiento y calentamiento, y el volumen del medio para evitar la cristalización intracelular del agua. Es importante destacar que el estrés celular durante la criopreservación en la estructura celular procede principalmente del efecto directo de las temperaturas de enfriamiento.
Por ejemplo, el endurecimiento de la zona pelúcida debido a la exocitosis prematura de gránulos corticales, la alteración de las mitocondrias en los óvulos o la ausencia de uniones estrechas en los embriones son algunos de los daños crioultraestructurales que se han reportado. Cabe destacar que el principal factor que puede comprometer la viabilidad de los gametos o embriones son los cambios físicos en relación con la formación de hielo.
Técnicas de Criopreservación: Congelación Lenta y Vitrificación
Congelación Lenta (CL)
Tradicionalmente, el protocolo de elección para criopreservar gametos y embriones había sido la congelación lenta (CL). Este protocolo consiste en una deshidratación celular a una velocidad suficientemente lenta para minimizar la formación de hielo intracelular. La rampa de descenso controlado de la temperatura requiere de un congelador programable, diseñado para proporcionar parámetros de enfriamiento precisos y consistentes. En resumen, la muestra se expone a una velocidad de enfriamiento relativamente rápida de 2°C por minuto hasta aproximadamente −7°C (puede cambiar según protocolo), seguido de la inducción de la congelación mediante el proceso «seeding», para la formación controlada de cristales de hielo.
Concretamente, la finalidad del seeding es provocar la nucleación de cristales de hielo en la solución extracelular que envuelve las células, con el propósito de inducir modificaciones en el citoplasma de las mismas, las cuales resultarán en la salida del agua intracelular. Esta liberación de agua tiene como finalidad evitar la formación de cristales de hielo que, de lo contrario, podrían llevar a la lisis celular durante el proceso de descongelación. Con este método, el contenido de agua intracelular se convierte en pequeños cristales de hielo intracelulares o en un estado vítreo.
Congelar óvulos, la criopreservación de ovocitos
Vitrificación
En contraste con la congelación lenta, la vitrificación es un método de criopreservación que permite la solid...