063 FERTSPERM

FERTSPERM investiga cómo optimizar la conservación de dosis espermáticas animales para preservar su capacidad fecundante y mejorar la predicción de la fertilidad.

El rendimiento reproductivo tiene una importante influencia en la productividad ganadera

El objetivo principal de la investigación FERTSPERM, cuyo título es “Optimización de la conservación y búsqueda de marcadores de la fertilidad en espermatozoides de animales de interés productivo” es estudiar el efecto de la conservación a bajas temperaturas sobre los diferentes parámetros de calidad espermática. El proyecto, liderado por el investigador Miguel Ángel Silvestre Camps de la Universitat de València, y la investigadora Eva Mocé del Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias, documenta y analiza factores relevantes de los espermatozoides como su metabolismo energético o su perfil proteico al ser sometidos a procesos como la refrigeración, la criopreservación o la capacitación. La investigación también tiene por objetivo evaluar si dichos parámetros pueden ser de utilidad para predecir la fertilidad de animales con interés reproductivo.

La conservación de muestras espermáticas puede llevarse a cabo mediante procedimientos diversos. En la refrigeración se conservan las muestras por debajo de su temperatura fisiológica pero siempre por encima de los 0 ºC, en torno a los 17ºC-5ºC dependiendo de la especie. En la crioconservación, en cambio, se conservan las muestras a -196ºC de formas diferentes en función de si se forman cristales de hielo de agua ultrapura (protocolos de congelación lenta o en equilibrio) o no (vitrificación). En ambos casos hay que evitar la formación de cristales de hielo intracelulares o la toxicidad de los crioprotectores que podrían dañar los espermatozoides irreversiblemente. FERTSPERM pretende implementar protocolos de conservación que preserven mejor la fertilidad de los espermatozoides mediante ambas técnicas, haciendo uso de un biocongelador programable o de técnicas de vitrificación. Las muestras también pueden ser sometidas al proceso de capacitación in vitro a través de su incubación en atmósfera con 5% de CO2. Esta incubación provoca cambios fisiológicos y que activan la capacidad de los espermatozoides para reconocer y fecundar a los ovocitos.

Una vez conservadas y/o capacitadas las muestras espermáticas, el equipo investigador evalúa los diferentes parámetros de calidad seminal a través de la citometría de flujo y el sistema CASA (Computer Asisted Sperm Analysis System). Estos son sistemas permiten el análisis rápido de miles de células de manera más objetiva. Adicionalmente, analizan el proteoma de los espermatozoides mediante la técnica de SWATH (LC‐MS/MS) en el servicio de proteómica de la Universitat de València y realizan estudios de los cambios que sufre el perfil metabólico de las muestras sometidas a diversos tratamientos de conservación. Desde un punto de vista básico, FERTSPERM permitirá obtener una información muy valiosa relativa a la relación existente entre los diferentes parámetros espermáticos, metabolitos y biomarcadores proteicos y la fertilidad, así como realizar un estudio más profundo de los acontecimientos fisiológicos relevantes (como la capacitación) y del efecto de determinados tratamientos como la congelación o refrigeración del semen.

Captura de espermatozoides para analizar la movilidad y resultados del análisis de una muestra espermática mediante citometría de flujo

Imagen de una captura de muestra seminal tras el análisis de la movilidad por el sistema CASA. En rojo trayectorias más rápidas, en verde con velocidades medias, y en amarillo espermatozoides estáticos

El resultado transferible al sector productivo de esta investigación es el conocimiento que puede aplicarse en la mejora de los diluyentes y protocolos actuales de conservación de espermatozoides. Igualmente, dicho conocimiento permitirá optimizar los protocolos de evaluación in vitro de la calidad seminal y la predicción de la fertilidad de las muestras. Esto puede redundar en la obtención de dosis seminales con una elevada fertilidad. Para los centros de inseminación, supondrá la producción de un mayor número de dosis de calidad, mientras que, para los ganaderos, un incremento de la fertilidad de las hembras. Ya que los programas de mejora genética de especies animales requieren del uso de la inseminación artificial, si mejora la fertilidad de las dosis conservadas se producirá además un aumento del uso de esta tecnología en las explotaciones ganaderas y el avance de los programas de mejora genética será más rápido.

La mejora del rendimiento reproductivo mediante nuevas tecnologías reproductivas, así como el conocimiento y control de la reproducción, son puntos fundamentales que permiten mejorar la productividad y la rentabilidad de las explotaciones ganaderas. Desde un punto de vista aplicado, los resultados de este proyecto pueden suponer un avance importante en la precisión y utilidad del espermiograma para predecir la capacidad fecundante de una muestra seminal en diferentes especies y ayudar a optimizar los protocolos de conservación del semen. Es por ello que el proyecto se enmarca principalmente dentro de la Línea 1 “Producción primaria sostenible. Transición ecológica” dentro de la Actuación 1.7 “Desarrollo de estrategias para mejorar la reproducción y sanidad animal”.

FERTSPERM También se enmarca en la Línea 4 “Economía Circular” en la Actuación 4.1. “Estrategias para la reducción y mitigación de emisiones y gases de efecto invernadero …” ya que el aumento de la productividad en rumiantes puede ser una estrategia muy eficaz para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) por unidad de producto ganadero. En este sentido, el desarrollo de tecnologías reproductivas que incrementen las tasas de gestación y reduzcan los días improductivos debe ser considerado al recomendar prácticas para reducir los GEIs.

Entrevista a Miguel Ángel Silvestre Camps, investigador principal del proyecto FERTSPERM.

¿Cuál es el objetivo principal de su investigación?

El objetivo general de este proyecto consiste en estudiar la evolución de diferentes parámetros espermáticos principalmente relacionados con el metabolismo energético y el perfil proteico de los espermatozoides en diferentes situaciones como son la conservación refrigerada o criopreservación o la capacitación, así como su capacidad predictiva de la fertilidad en animales de interés productivo.

¿Qué metodología y tecnologías está utilizando en su investigación?

En el proyecto se plantea implementar protocolos de refrigeración, así como de criopreservación de espermatozoides tanto con un biocongelador programable como técnicas de vitrificación en diferentes especies de interés productivo. Se capacitarán in vitro los espermatozoides en un incubador de CO2. Para analizar la evaluación de la calidad espermática se utilizarán tanto los sistemas CASA para evaluar la movilidad y cinética del movimiento del espermatozoide como el citómetro de flujo para otros parámetros de calidad como la viabilidad o el potencial de membrana mitocondrial. Igualmente se analizará el proteoma de los espermatozoides mediante la técnica de SWATH (LC‐MS/MS) en el servicio de proteómica de la Universitat de València, y se realizarán estudios de los cambios que sufre el perfil metabólico de las muestras sometidas a diversos tratamientos de conservación.

¿En qué medida su investigación está contribuyendo al desarrollo de un sector agroalimentario más verde, sostenible y/o saludable? 

El proyecto se enmarca principalmente dentro de la Línea 1 “Producción primaria sostenible. Transición ecológica” dentro de la Actuación 1.7 “Desarrollo de estrategias para mejorar la reproducción y sanidad animal”. La mejora del rendimiento reproductivo mediante el desarrollo de las tecnologías reproductivas, así como el conocimiento y control de la reproducción son puntos fundamentales que permiten mejorar la productividad y la rentabilidad de las explotaciones. Desde un punto de vista básico, este proyecto nos permitirá obtener una información muy valiosa relativa a la relación existente entre los diferentes parámetros espermáticos, metabolitos y biomarcadores proteicos y realizar un estudio más profundo de los acontecimientos fisiológicos relevantes (como la capacitación) y del efecto de determinados tratamientos como la crioconservación o refrigeración del semen. Desde un punto de vista aplicado, los resultados de este proyecto pueden suponer un avance importante en la precisión y utilidad del espermiograma para predecir la capacidad fecundante de una muestra seminal en diferentes especies y ayudar a optimizar los protocolos de conservación del semen.

¿En cuáles de los Objetivos de Desarrollo Sostenible se enmarca su proyecto?

Este proyecto se enmarca en la Línea 4 “Economía Circular” en la Actuación 4.1. “Estrategias para la reducción y mitigación de emisiones y gases de efecto invernadero …” ya que el incremento de la productividad en rumiantes puede ser una estrategia muy eficaz para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) por unidad de producto ganadero. En este sentido, el desarrollo de tecnologías reproductivas que incrementen las tasas de gestación y reduzcan los días improductivos debe ser considerado como una estrategia para reducir los GEIs.

¿Qué impactos sociales y económicos cree que puede tener la implementación de sus resultados en el sector agroalimentario?

Como se ha indicado previamente, los objetivos del proyecto están encaminados a generar más conocimiento acerca de los cambios o daños que experimentan los espermatozoides durante los procesos de conservación, así como a la búsqueda de biomarcadores de fertilidad de las dosis seminales. Con este conocimiento, se puede posteriormente mejorar los diluyentes y protocolos de conservación de espermatozoides actuales de forma que se obtengan dosis seminales con una elevada fertilidad. Para los centros de inseminación supondrá la producción de un mayor número de dosis de calidad y para los ganaderos un incremento de la tasa de fertilidad de las hembras en las que se usan estas dosis mediante inseminación artificial (IA). Ya que los programas de mejora genética de especies animales requieren del uso de la IA, si se mejora la fertilidad de las dosis conservadas se producirá además un aumento del uso de esta tecnología en las explotaciones ganaderas y el avance de los programas de mejora genética será más rápido.