Os filhotes se contorcendo e latindo no laboratório de Alexander Travis não parecem maravilhas médicas. Mas essas maravilhas peludas são os primeiros cães nascidos usando fertilização in vitro, um processo que levou mais de 30 anos para ser desenvolvido para caninos.
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A fertilização in vitro (FIV) é o processo de fertilização de um óvulo com espermatozóide em laboratório. Temos feito isso com sucesso em humanos e alguns outros animais desde a década de 1970, mas os cientistas estavam lutando para descobrir como funciona para os cães. A técnica pode ajudar a salvar espécies caninas ameaçadas na natureza e, em combinação com técnicas de edição de genes, pode até mesmo ajudar a tornar as raças domésticas mais saudáveis.
"As pessoas têm trabalhado nisso desde que a fertilização in vitro foi inventada", diz Travis, biólogo reprodutivo da Universidade de Cornell. "Ninguém nunca fez progressos com fertilização in vitro no cão. Este é o primeiro sucesso."
O problema foi parcialmente porque os biólogos estavam fazendo experimentos baseados em ciência incompleta, em particular, um artigo publicado em 1978 na revista Gamete Research, que sugeria que o magnésio reduzia a velocidade do esperma.
O esperma do cão parece semelhante ao esperma humano, mas ao contrário da versão humana, o esperma do cão não está pronto para fertilizar um óvulo imediatamente. Isso porque o esperma do cão tem uma camada de colesterol que cobre a cabeça, onde a informação do DNA é mantida. Quando o espermatozóide viaja através do útero de uma cadela, produtos químicos, incluindo o magnésio, quebram esse revestimento. Se o revestimento permanecer intacto, o DNA do esperma não pode fertilizar o óvulo.
Esse mesmo banho de substâncias químicas diz ao espermatozóide que mexa a cauda, que age como uma hélice, ajudando-o a se enterrar no ovo para depositar o DNA. Com o magnésio, o esperma pode nadar mais rápido e penetrar mais facilmente no óvulo.
Durante a fertilização in vitro, o esperma está em um tubo de ensaio e não em um útero, por isso os cientistas tiveram que recriar o banho químico dentro do corpo do cão. Mas nenhum outro cientista pensou em incluir o magnésio por causa do artigo de 1978. Sem isso, você pode colocar um espermatozóide de cachorro ao lado de um ovo e nada vai acontecer.
"Por que não magnésio? Todo mundo está usando este meio sem questionar, e foi inventado na década de 1970", diz estudo autor principal do papel Jennifer Nagashima, um biólogo reprodutivo no laboratório de Travis e um membro do Programa de Formação de Pós-Graduação entre o Smithsonian Instituto de Biologia da Conservação e Centro Atkinson de Cornell para um Futuro Sustentável.
"Voltamos e olhamos para ele", diz Nagashima. "É definitivamente uma lição de vida - eu questiono tudo agora."
Dos sete filhotes, dois são de uma mãe beagle e um pai cocker spaniel, e cinco são de casais de pais e mães beagle. (Mike Caroll, Faculdade de Medicina Veterinária da Cornell University) Pesquisadores anteriores também estavam confiando no processo de fertilização in vitro humana para projetar o processo do cão, mas nossos sistemas reprodutivos têm algumas diferenças notáveis que não estavam sendo levadas em conta. Os humanos ovulam uma vez por mês - o que significa que os ovários liberam um óvulo pronto para a fertilização. Mas os cães só ovulam uma ou duas vezes por ano e seus ovos não são imediatamente viáveis.
Ao confiar na linha do tempo de um corpo humano para trabalhar com cães, os cientistas estavam removendo os ovos da cadela cedo demais. Em vez disso, a equipe descobriu que os ovos dos cães têm que ficar dentro de seus ovidutos (trompas de falópio em humanos) por um tempo antes de estarem prontos para fertilização in vitro.
Quando Nagashima e seus colegas removeram os ovos logo após a ovulação, nenhum dos ovos foi fertilizado. Mas quando eles esperaram quatro dias, 80% dos ovos foram fertilizados, informou a equipe esta semana no PLOS ONE .
Depois de remover os óvulos do útero do cão, os cientistas os colocaram em uma cultura com o esperma e esperaram cerca de 48 horas para a mistura criar novas células, o que significa que estava a caminho de ser um feto de cachorro. Estas células foram então removidas da placa de Petri, congeladas e depois implantadas em um cão substituto.
Dos 19 embriões fertilizados, sete filhotes de beagle mix pequenos nasceram em 10 de julho - depois de décadas de pesquisa.
"Você ouve esses primeiros gritos, e isso é uma sensação muito boa", diz Travis. O próximo passo é aprender como remover os ovos do cão sem fazer grandes cirurgias.
Ao promover a tecnologia de fertilização in vitro para cães, os cientistas poderiam aumentar as populações de espécies caninas ameaçadas, diz Margaret Root Kustritz, uma pequena especialista em reprodução animal da Universidade de Minnesota. Canídeos ameaçados que não querem ou são incapazes de procriar da maneira usual podem servir como doadores de óvulos, garantindo assim que seus genes valiosos continuem na próxima geração.
A FIV também pode ser usada para reduzir a doença em cães domésticos. Muitas raças puras hoje sofrem de distúrbios genéticos que podem ser removidos usando FIV e ferramentas modernas de edição de genes. Tais pesquisas podem até ajudar nossa compreensão das doenças humanas. Enquanto os chimpanzés estão mais próximos de nós geneticamente, nós compartilhamos mais de 350 traços de doença com cães, o que é duas vezes mais do que qualquer outra espécie.
"Esse é um grande passo positivo", diz Root Kustritz. "Cada estudo que nos ajuda a entender melhor a biologia reprodutiva normal nos ajuda a pensar em como podemos usar esse conhecimento para ajudar animais e seres humanos".
Nucharin Songsasen (à esquerda) e Jennifer Nagashima, do Smithsonian Conservation Biology Institute, levam três filhotes de fertilização in vitro para uma caminhada. (Jefferey MacMillan)
