Inyección intracitoplasmática de espermatozoides

La inyección intracitoplasmática de espermatozoides ( ICSI / ˈ ɪ k s i / IK -see ) es un procedimiento de fertilización in vitro (FIV) en el que se inyecta un solo espermatozoide directamente en el citoplasma de un óvulo . Esta técnica se utiliza para preparar los gametos para la obtención de embriones que pueden transferirse al útero materno. Con este método, se omite la reacción acrosómica .

Existen varias diferencias entre la FIV clásica y la ICSI. Sin embargo, los pasos a seguir antes y después de la inseminación son los mismos. En cuanto a la inseminación, la ICSI requiere solo un espermatozoide por ovocito , mientras que la FIV necesita entre 50 000 y 100 000. Esto se debe a que la reacción acrosómica debe tener lugar y requiere la participación de miles de espermatozoides. Una vez fecundado, el óvulo se transforma en un preembrión y debe ser transferido al útero para continuar su desarrollo.

El primer embarazo humano generado mediante ICSI fue realizado en 1991 por Gianpiero Palermo y su equipo.

La inyección de espermátidas redondas (ROSI) es una técnica de reproducción asistida mediante la cual se inyecta una espermátida redonda en el citoplasma del ovocito para lograr la fecundación. Esta técnica puede utilizarse para permitir la paternidad genética a algunos hombres que no presentan espermatozoides en el eyaculado (azoospermia) y en quienes no es posible obtenerlos quirúrgicamente de los testículos. Esta condición se denomina azoospermia no obstructiva o secretora, a diferencia de la azoospermia obstructiva, en la que la producción de espermatozoides se produce completamente en los testículos y se pueden obtener espermatozoides potencialmente fecundantes mediante la extracción de espermatozoides testiculares (TESE) y utilizarlos para la ICSI. En los casos de azoospermia no obstructiva (secretora), por otro lado, la producción de espermatozoides testiculares se bloquea en diferentes etapas del proceso de formación de espermatozoides (espermatogénesis). En aquellos hombres en quienes la espermatogénesis se bloquea en la etapa de espermátidas redondas, en la que la meiosis ya se ha completado, estas células redondas pueden fecundar con éxito los ovocitos tras ser inyectadas en su citoplasma. ^{[ 1 ]}

Aunque muchos aspectos técnicos de ROSI son similares a los de ICSI, también existen diferencias significativas entre ambas técnicas. ^{[ 2 ]} En primer lugar, en comparación con los espermatozoides, las espermátidas redondas no poseen características morfológicas fácilmente perceptibles y son inmóviles. En consecuencia, la distinción entre espermátidas redondas y otras células redondas de tamaño similar, como los leucocitos, no es una tarea sencilla. Además, la distinción entre espermátidas redondas vivas, que se utilizarán en ROSI, y espermátidas redondas muertas, que se desecharán, requiere métodos y habilidades específicos, que no son necesarios en el caso de ICSI, donde la viabilidad de los espermatozoides se puede evaluar fácilmente en función de su motilidad en la mayoría de los casos. ^{[ 2 ]} El procedimiento de microinyección para ROSI también difiere ligeramente del de ICSI, ya que se necesitan estímulos adicionales para asegurar la correcta activación del ovocito después de la inyección de espermátidas. Si se cumplen con éxito todos los requisitos para la selección e inyección de espermátidas redondas, los ovocitos inyectados se desarrollan hasta embriones tempranos y pueden transferirse al útero materno para producir un embarazo. ^{[ 2 ] [ 1 ]}

Los primeros embarazos y nacimientos exitosos con el uso de ROSI fueron logrados en 1995 por Jan Tesarik y su equipo. ^{[ 3 ]} El potencial clínico de ROSI en el tratamiento de la infertilidad masculina debido a la ausencia total de espermatozoides ha sido corroborado recientemente por una publicación que informa sobre el desarrollo posnatal de 90 bebés nacidos en Japón y 17 en España. ^{[ 4 ]} Con base en la evaluación de los bebés nacidos, no se han identificado anomalías atribuibles a la técnica ROSI. ^{[ 2 ] [ 1 ] [ 3 ] [ 4 ]}

Este procedimiento se utiliza con mayor frecuencia para superar problemas de infertilidad masculina , aunque también puede utilizarse cuando los óvulos no pueden ser penetrados fácilmente por los espermatozoides, y ocasionalmente como complemento a la donación de esperma . ^{[ 5 ]}

Puede utilizarse en casos de teratozoospermia , ya que una vez fertilizado el óvulo, la morfología anormal del espermatozoide no parece influir en el desarrollo del blastocisto ni en su morfología. ^{[ 6 ]} Incluso en casos de teratozoospermia severa, la microscopía permite detectar los pocos espermatozoides con morfología "normal", lo que posibilita una tasa de éxito óptima. ^{[ 6 ]}

Además, los especialistas utilizan la ICSI en casos de azoospermia (cuando no se eyaculan espermatozoides, pero se pueden encontrar en los testículos ), cuando se dispone de espermatozoides valiosos (nombre que se da a las muestras de esperma tomadas para preservar la fertilidad después de la quimioterapia ) o después de interrupciones previas en ciclos de FIV .

Antes de realizar la ICSI, es necesario llevar a cabo la selección y capacitación in vitro de los espermatozoides . Además de las técnicas más comunes de capacitación in vitro (swim-up, gradientes de densidad, filtración y lavado simple), existen algunas técnicas nuevas que resultan útiles y ofrecen ventajas sobre los métodos tradicionales.

Una de estas nuevas técnicas es el uso de chips microfluídicos, como el chip Zymot ICSI inventado por el Prof. Utkan Demirci . Este chip es un dispositivo que ayuda a identificar los espermatozoides de mayor calidad para la técnica ICSI. Reproduce las condiciones de la vagina, lo que resulta en una selección de espermatozoides más natural. Una de las principales ventajas de este método es la calidad de los espermatozoides, ya que los seleccionados tienen mejor motilidad, morfología, menor fragmentación del ADN y menor cantidad de especies reactivas de oxígeno (ROS). ^{[ 7 ]}

Otra forma de realizar la selección es mediante la técnica MACS, que consiste en diminutas partículas magnéticas unidas a un anticuerpo ( anexina V ) capaz de identificar espermatozoides más viables. Al pasar la muestra de semen por una columna con un campo magnético, los espermatozoides apoptóticos quedan retenidos en la columna, mientras que los sanos se obtienen fácilmente en la parte inferior. ^{[ 8 ]}

PICSI es otro método derivado de este, con la única diferencia en el proceso de selección de los espermatozoides. En este caso, se colocan en una placa que contiene gotas de un compuesto sintético similar al ácido hialurónico . Sabremos qué espermatozoides son maduros porque se unirán a las gotas de HA. Esto se debe a que solo los espermatozoides maduros tienen un receptor para el ácido hialurónico, que necesitan porque este ácido se encuentra rodeando a los ovocitos, y los espermatozoides deben poder unirse a este ácido y digerirlo para fertilizar el ovocito. Una vez seleccionados los espermatozoides maduros, se pueden utilizar para la microinyección de ovocitos. ^{[ 9 ]} La selección de espermatozoides mediante ácido hialurónico prácticamente no influye en si se produce un nacimiento vivo, pero puede reducir el aborto espontáneo. ^{[ 10 ]}

El primer niño nacido mediante micromanipulación de gametos (técnica en la que se utilizan herramientas especiales y microscopios invertidos que ayudan a los embriólogos a elegir y seleccionar un espermatozoide individual para la FIV ICSI) fue un niño nacido en Singapur en abril de 1989. ^{[ 11 ]}

La técnica fue desarrollada por Gianpiero Palermo en la Vrije Universiteit Brussel , en el Centro de Medicina Reproductiva dirigido por Paul Devroey y Andre Van Steirteghem . ^{[ 12 ]} En realidad, el descubrimiento se hizo por error.

El procedimiento en sí se realizó por primera vez en 1987, ^{[ 13 ]} aunque solo llegó hasta la etapa pronuclear. ^{[ 14 ]} El primer embrión activado por ICSI se produjo en 1990, ^{[ 15 ]} pero el primer nacimiento exitoso por ICSI tuvo lugar el 14 de enero de 1992, después de una concepción en abril de 1991. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Sharpe et al. comentan sobre el éxito de la ICSI desde 1992 diciendo: "[e]sto, la mujer soporta la carga del tratamiento para la infertilidad masculina, un escenario bastante singular en la práctica médica. El éxito de la ICSI ha desviado la atención de la identificación de las causas de la infertilidad masculina y ha centrado la investigación en la mujer, para optimizar el suministro de óvulos y un endometrio receptivo, de los cuales depende el éxito de la ICSI." ^{[ 18 ] [ 19 ]}

La ICSI se realiza generalmente después de un procedimiento de recuperación de ovocitos transvaginal para extraer uno o varios ovocitos de una mujer.

En la FIV ICSI, la pareja masculina o un donante proporciona una muestra de semen el mismo día en que se recolectan los óvulos. ^{[ 20 ]} La muestra se analiza en el laboratorio y, si no hay espermatozoides, los médicos los extraerán del epidídimo o del testículo. La extracción de espermatozoides del epidídimo también se conoce como aspiración percutánea de espermatozoides epididimarios (PESA) y la extracción de espermatozoides del testículo se conoce como aspiración testicular de espermatozoides (TESA). Dependiendo de la cantidad total de espermatozoides en la muestra de semen, ya sea baja o alta, se puede lavar o capacitar mediante swim-up o gradientes, respectivamente.

El procedimiento se realiza bajo un microscopio utilizando múltiples dispositivos de micromanipulación ( micromanipulador , microinyectores y micropipetas ). Una pipeta de sujeción estabiliza el ovocito maduro mediante una suave succión aplicada por un microinyector. Desde el lado opuesto, se utiliza una micropipeta de vidrio delgada y hueca para recolectar un solo espermatozoide, inmovilizándolo al cortar su cola con la punta de la micropipeta. El ovocito se perfora a través del oolema y el espermatozoide se dirige a la parte interna del ovocito (citoplasma). Luego, el espermatozoide se libera dentro del ovocito. El ovocito que se muestra en la imagen tiene un corpúsculo polar extruido aproximadamente a las 12 en punto, lo que indica su madurez. El corpúsculo polar se coloca en la posición de las 12 o las 6 en punto para asegurar que la micropipeta insertada no altere el huso mitótico dentro del óvulo. Después del procedimiento, el ovocito se coloca en un cultivo celular y se revisa al día siguiente para detectar signos de fertilización . ^{[ 21 ]}

En contraste, en la fertilización natural, los espermatozoides compiten y, cuando el primero penetra el oolema, este se endurece para bloquear la entrada de cualquier otro espermatozoide. Se ha planteado la preocupación de que en la ICSI se omita este proceso de selección de espermatozoides y que el embriólogo los seleccione sin ninguna prueba específica. Sin embargo, a mediados de 2006, la FDA aprobó un dispositivo que permite a los embriólogos seleccionar espermatozoides maduros para la ICSI basándose en la unión de los espermatozoides al hialuronano , el principal componente de la capa de gel ( cúmulo oóforo ) que rodea al ovocito. El dispositivo proporciona microgotas de hidrogel de hialuronano adheridas a la placa de cultivo. El embriólogo coloca los espermatozoides preparados sobre la microgota, selecciona y captura los espermatozoides que se unen a ella. La investigación básica sobre la maduración de los espermatozoides muestra que los espermatozoides que se unen al hialuronano son más maduros y presentan menos roturas de la cadena de ADN y niveles significativamente más bajos de aneuploidía que la población de espermatozoides de la que fueron seleccionados. Una marca comercial de este tipo de dispositivo de selección de espermatozoides es PICSI. ^{[ 22 ]} Un ensayo clínico reciente mostró una marcada reducción de los abortos espontáneos con embriones derivados de la selección de esperma PICSI. ^{[ 23 ]}

En este proceso se puede utilizar esperma "lavado" o "sin lavar".

Las tasas de nacimientos vivos son significativamente más altas con progesterona para ayudar a la implantación en ciclos de ICSI. ^{[ 24 ]} Además, se ha estimado que la adición de un agonista de GnRH aumenta las tasas de éxito. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

La inyección de espermatozoides de ultra alta magnificación (IMSI) no tiene evidencia de un aumento en las tasas de nacimientos vivos o abortos espontáneos en comparación con la ICSI estándar. ^{[ 26 ]}

Una nueva variante del procedimiento ICSI estándar, denominada Piezo-ICSI, utiliza pequeños pulsos mecánicos axiales (pulsos piezoeléctricos) para reducir la tensión en el citoesqueleto durante la ruptura de la zona pelúcida y el oolema. ^{[ 27 ]} El procedimiento incluye actuadores piezoeléctricos especializados, microcapilares y un medio de llenado para transferir los pulsos mecánicos a las membranas celulares. ^{[ 28 ]} La técnica piezoeléctrica se ha establecido, por ejemplo, para la ICSI animal y la transferencia de células madre embrionarias animales.

Las personas que han experimentado repetidos fallos de implantación, o cuyo embrión experimental presenta una zona pelúcida (capa protectora) gruesa a su alrededor, son candidatas ideales para la eclosión asistida de la zona pelúcida . El procedimiento consiste en crear un orificio en la zona pelúcida para aumentar las probabilidades de una implantación normal del embrión en el útero.

Una de las áreas en las que la inyección de esperma puede ser útil es la reversión de la vasectomía. Sin embargo, los factores potenciales que pueden influir en las tasas de embarazo (y de nacimientos vivos) en la ICSI incluyen el nivel de fragmentación del ADN ^{[ 29 ]} medido, por ejemplo, mediante el ensayo del cometa , la edad materna avanzada y la calidad del semen . No está claro si la ICSI mejora las tasas de nacimientos vivos o reduce el riesgo de aborto espontáneo en comparación con la selección de esperma mediante ultra alta magnificación (IMSI) . ^{[ 30 ]}

Un metaanálisis sistemático de 24 estimaciones de daño al ADN basadas en diversas técnicas concluyó que el daño al ADN del esperma afecta negativamente al embarazo clínico después de la ICSI. ^{[ 31 ]}

Se ha demostrado que numerosos marcadores bioquímicos están asociados con la calidad de los ovocitos para la ICSI. ^{[ 32 ]} Por ejemplo, se ha demostrado que después de la ICSI, el líquido folicular de los ovocitos no fertilizados contiene altos niveles de marcadores de citotoxicidad y estrés oxidativo , como la superóxido dismutasa Cu,Zn, la catalasa y los conjugados de proteína 4-hidroxinonenal ( 4-HNE ), producto de la lipoperoxidación. ^{[ 33 ]}

Existen indicios de que los defectos congénitos aumentan con el uso de la FIV en general, y de la ICSI en particular, aunque diferentes estudios muestran resultados contradictorios. En un documento de posición resumido, el Comité de Práctica de la Sociedad Americana de Medicina Reproductiva ha declarado que considera la ICSI una terapia segura y eficaz para la infertilidad masculina, pero que puede conllevar un mayor riesgo de transmisión de ciertas anomalías genéticas a la descendencia, ya sea a través del procedimiento en sí o a través del mayor riesgo inherente de dichas anomalías en los padres que se someten al procedimiento. ^{[ 34 ]}

No hay suficiente evidencia para afirmar que los procedimientos de ICSI sean seguros en mujeres con hepatitis B con respecto a la transmisión vertical a la descendencia, ya que la punción del ovocito puede potencialmente permitir la transmisión vertical a la descendencia. ^{[ 35 ]}

Además de la atención prenatal regular , es apropiado realizar un cribado prenatal de aneuploidías basado en la edad materna , la ecografía de translucencia nucal y los biomarcadores. Sin embargo, los biomarcadores parecen estar alterados en los embarazos resultantes de ICSI, lo que provoca una mayor tasa de falsos positivos. Se han desarrollado factores de corrección que deben utilizarse al realizar el cribado del síndrome de Down en embarazos únicos después de ICSI, ^{[ 36 ]} pero en los embarazos gemelares dichos factores de corrección no se han dilucidado completamente. ^{[ 36 ]} En los embarazos gemelares evanescentes con un segundo saco gestacional con un feto muerto, el cribado del primer trimestre debe basarse únicamente en la edad materna y la ecografía de translucencia nucal, ya que los biomarcadores están significativamente alterados en estos casos. ^{[ 36 ]}

• Tecnología reproductiva
• Ernestine Gwet Bell

• La Autoridad de Fertilización Humana y Embriología (HFEA)
• La Red de Excelencia del Epigenoma (NoE)
• PROCESO DE CREACIÓN DE BEBÉS EN TUBO DE ENSAYO Archivado el 2 de noviembre de 2018 en Wayback Machine
• Eclosión asistida de Zona Archivado el 22/08/2017 en Wayback Machine