Nuevo método prescinde del uso de mamíferos en la evaluación de la toxicidad de compuestos químicos

Plataforma desarrollada en la Universidad Estatal de Campinas utiliza un pequeño crustáceo, denominado Parhyale hawaiensis, para evaluar si una determinada sustancia puede dañar el material genético de los espermatozoides y representar riesgos para la fertilidad

Por Ricardo Muniz  |  Agência FAPESP – Un grupo de investigación de la Universidad Estatal de Campinas (Unicamp), en Brasil, validó una prueba innovadora que prescinde del uso de mamíferos para verificar daños en el ADN. El trabajo fue publicado en la revista Science of The Total Environment.

Los compuestos químicos pueden causar daños en el material genético de los espermatozoides, lo que conduce a la disminución de la fertilidad y, en consecuencia, a la reducción de poblaciones. En el registro de sustancias químicas, la evaluación de este riesgo se realiza mediante pruebas de laboratorio obligatorias. Los métodos tradicionales utilizan mamíferos, pero han ido siendo reemplazados por nuevos enfoques (NAMs, sigla en inglés de New Approach Methods). En el caso de los cosméticos, por ejemplo, ya está prohibido el uso de vertebrados.

El Laboratorio de Ecotoxicología y Genotoxicidad (Laeg) de la Facultad de Tecnología de la Unicamp viene desarrollando desde 2010 una plataforma alternativa para pruebas de toxicidad utilizando un pequeño organismo invertebrado llamado Parhyale hawaiensis, un anfípodo (orden de pequeños crustáceos) que vive en aguas poco profundas o zonas intermareales y se encuentra distribuido globalmente en regiones tropicales. Cuando es adulto, mide alrededor de 10 milímetros, posee 23 pares de cromosomas y un genoma un 30 % más grande que el del ser humano.

Plataforma de pruebas desarrollada en la Unicamp (foto: Marina Tenório Botelho)

“Este organismo ya se utiliza como modelo en estudios de evolución y desarrollo, y fue introducido por nuestro grupo de investigación como organismo de prueba en evaluaciones de toxicidad”, explica Gisela de Aragão Umbuzeiro, doctora en genética y biología molecular por la Unicamp, profesora libre-docente en toxicología por la Universidad de São Paulo (USP) y con pasantía de posdoctorado en el National Institute of Environmental Health Sciences (NIEHS) y en la Environmental Protection Agency (EPA) de Estados Unidos.

“P. hawaiensis tiene la ventaja de desarrollarse fácilmente en cultivo de laboratorio, ocupa poco espacio y produce muchos organismos semanalmente”, añade Umbuzeiro, quien coordina un proyecto financiado por la FAPESP.

Las pruebas desarrolladas son siempre miniaturizadas —para generar la menor cantidad de residuos posible y usar pequeñas cantidades de muestra— y distintos protocolos permiten medir mortalidad, reproducción y daños en el material genético de las células de la “sangre” (llamada hemolinfa) de P. hawaiensis.

En este trabajo, Marina Tenório Botelho, posdoctoranda del grupo de Umbuzeiro y becaria de la FAPESP, logró disecar machos para extraer los testículos y optimizó un método para detectar daños en el material genético de los espermatozoides de estos animales.

El método utilizado se denomina “ensayo cometa”: tras colocar los espermatozoides en una lámina de vidrio con gel, se realizan tratamientos para que solo el material genético (ADN) de las células quede en el gel. Luego se aplica una corriente eléctrica sobre las láminas con gel, haciendo que los fragmentos más pequeños de ADN (indicadores de ruptura) se desplacen más rápido que los fragmentos grandes (intactos y sin lesiones), formando así el aspecto de un cometa. Finalmente, se aplica un colorante fluorescente en las láminas y se observa el comportamiento de migración del material genético en el microscopio, con un aumento de 400 veces.

Ensayo cometa (imagen: Marina Tenório Botelho)

En el artículo publicado, la prueba fue validada con compuestos conocidos como mutagénicos como prueba de concepto (etilmetanosulfonato y benzo[a]pireno, entre otros). “Observamos que, al exponer a los machos adultos entre 24 y 96 horas, fue posible detectar daños crecientes en el ADN de los espermatozoides en función de la concentración de exposición”, detalla Umbuzeiro.

La prueba tiene potencial para ser utilizada en el futuro como alternativa para la evaluación de genotoxicidad en células germinales, indicando la capacidad de los compuestos químicos de alcanzar los testículos de los organismos y causar daños al material genético. Actualmente se están llevando a cabo nuevos estudios para establecer un protocolo que también permita detectar daños en las células ováricas de organismos expuestos.

El artículo Designing and applying a methodology to assess sperm cell viability and DNA damage in a model amphipod puede ser leído en: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0048969724054688.