La Dra. Melina Schuh, referente ante la cuestión: ¿por qué envejecen nuestros óvulos?

En el año 2016, el Instituto Max Planck (MPI, Institute for Biophysical Chemistry) de Gotinga, Alemania, contrató a una joven bioquímica, la doctora Melina Schuh, como directora del recién inaugurado Departamento de Meiosis. El trabajo de la científica y su equipo no solo estaba centrado en un tema de interés biológico fundamental, sino que contaba además con el interés añadido de ofrecer un gran potencial biomédico.

Melina Schuh. Imagen: © Böttcher-Gajewski. Max Planck Institute for Biophysical Chemistry.

Melina Schuh llegaba al Max Planck avalada por un magnífico currículo. Había sido la receptora de numerosos premios y reconocimientos gracias a sus cruciales contribuciones al estudio del complejo proceso que lleva a la generación de óvulos capaces de participar en la fecundación. Asimismo, formaban parte de sus logros como investigadora, las consecuencias surgidas de errores en la delicada producción de óvulos maduros.

Entre los aportes más valiosos de M. Schuh cabe destacar que, junto a sus  colaboradores, ha confirmado que la probabilidad de producir óvulos con un número anómalo de cromosomas aumenta en las mujeres en torno a los cuarenta años de edad. Si bien este hecho ya era conocido, Schuh y su equipo lo están estudiando de manera mucho más detallada y precisa, gracias al diseño de novedosos métodos de trabajo y al empleo de modernos microscopios de alta resolución.

En distintas entrevistas, Melina Schuh ha hecho hincapié en que «el tema de nuestra investigación tiene una relevancia médica particular». Insistiendo en que la presencia de un número incorrecto de cromosomas en los óvulos genera graves problemas ya que puede causar infertilidad, abortos o síndromes como el Down o el de Klinefelter.

«Nuestros hallazgos, concreta la experta, nos ayudan a entender mejor no solo cómo se producen los óvulos maduros, sino también explicar a nivel molecular por qué las criaturas hijas de madres mayores sufren anomalías cromosómicas más a menudo que las de madres jóvenes. Estos conocimientos podrían en el futuro ayudar a las mujeres en torno a los 40 años a satisfacer su deseo de ser madres».

La carrera profesional de una brillante científica

Melina Schuh nació en 1980 y creció en Bad Pyrmont, Baja Sajonia, Alemania. Según relata la bióloga Anna Bobrowska, doctorada en Genética Molecular y Médica por el King’s College de Londres, y editora interna del Journal of Cell Science, durante una extensa entrevista, Schuh le comentaba que se había convertido en científica casi por azar. «Durante el bachillerato tenía muchos intereses diferentes, y estaba luchando para decidir si quería ser periodista, arquitecta o científica. […]. Estudiar bioquímica fue una buena elección, y nunca me he arrepentido», recuerda la investigadora.

Una vez graduada, Melina Schuh realizó su tesis doctoral en el Laboratorio Europeo de Biología Molecular (European Molecular Biology Laboratory) en Heidelberg. Su proyecto de investigación consistió en poner a punto nuevos métodos para estudiar la generación de óvulos en hembras de ratón. En 2008 presentó un excelente trabajo y recibió su título de doctora. Seguidamente, se trasladó a Cambridge donde realizó una estancia postdoctoral en el Laboratorio de Biología Molecular (Laboratory of Molecular Biology) hasta 2015.

Generación de óvulos maduros en mamíferos

La formación de las células reproductoras femeninas tiene lugar por un proceso especial y complejo de división celular llamado meiosis. Su finalidad es generar células con la mitad del número de cromosomas, de tal forma que durante la fecundación, o sea la fusión entre un óvulo y un espermatozoide, se recupere el número normal de cromosomas de la especie.

Meiosis. Imagen: Wikimedia Commons.

Inicialmente, Melina Schuh estudió la meiosis en óvulos inmaduros de ratona con un detalle que hasta el momento nadie había logrado. Analizó cómo estas células, llamadas oocitos u ovocitos, experimentan dos divisiones asimétricas cuyo resultado final es un óvulo maduro de gran tamaño, con la mitad del número de cromosomas y tres células pequeñas llamadas cuerpos polares, que llevan la otra mitad cromosómica y degeneran con el tiempo.

Schuh relataba a Anna Bobrowska que su meta era «desarrollar un sistema para obtener imágenes de oocitos en meiosis utilizando un microscopio de alta resolución. No se trataba de algo trivial, porque los oocitos usualmente se desarrollan dentro del cuerpo de la hembra y son células muy sensibles que mueren con facilidad. Tenía que averiguar cómo cultivarlos fuera del cuerpo, cuánta luz podrían tolerar, cómo marcar y hacer un seguimiento de sus cromosomas durante el transcurso de la meiosis; y todo ello, durante un proceso que lleva más de doce horas». En suma, se trataba de establecer cultivos celulares siguiendo una metodología muy cuidada y exigente.

Mientras realizaba su PhD en Heidelberg, Schuh había aprendido a usar el microscopio confocal, el cual dispone de una técnica óptica para incrementar el contraste y/o reconstruir imágenes tridimensionales. Gracias a este sofisticado aparato, la joven doctoranda logró establecer una nueva forma de observar directamente imágenes de la meiosis en células vivas de mamíferos. «Era un proyecto ambicioso, reconoce, pero el trabajo gracias a la colaboración reinante en el laboratorio me resultó altamente motivador».

El principal objetivo de esta investigación, continúa explicando la científica a las muy atinadas preguntas de Anna Bobrowsca, era comprender dónde y cuándo se producían los fallos en la distribución de los cromosomas a lo largo de la meiosis; esos fallos son los que acaban dando óvulos con un número cromosómico erróneo, siendo los causantes de esterilidad, embriones anómalos o abortos espontáneos.

Tras poner a punto la técnica con ratonas, continúa explicando Schuh a su entrevistadora, «comenzamos a estudiar la meiosis y la segregación de los cromosomas directamente en oocitos de humanas, algo que no había sido posible hacer con anterioridad». Además, advierte la investigadora, no se debe olvidar que si bien los oocitos de ratona se parecen a los humanos en numerosos aspectos, es necesario analizar estos últimos con mucho más detalle para evaluar hasta dónde llega ese parecido.

Dirigir el trabajo hacia la meiosis en las mujeres, era para Schuh una nueva línea de investigación en su laboratorio; algo que le provocaba gran entusiasmo: «nos permitió empezar a investigar por qué los óvulos humanos son tan propensos a sufrir anomalías en el número de sus cromosomas». Asimismo, la científica subraya que «al continuar haciendo investigación biológica fundamental sobre el sistema humano, esperamos contribuir a ampliar los conocimientos en este fascinante campo y, finalmente, conseguir beneficios para la salud y la sociedad en general».

En septiembre de 2014, Melina Schuh fue galardonada con el prestigioso Premio Lister, que se concede anualmente a jóvenes investigadores en el Reino Unido con el fin de estimular la calidad de la investigación en biomedicina y otras ciencias biológicas relacionadas.

Ovocito humano con zona pelúcida. Imagen: Wikimedia Commons.

Con motivo de este premio, la página web del Laboratorio de Biología Molecular de Cambridge, donde la joven alemana estaba realizando su investigación en aquella época, publicaba que «el trabajo del grupo de Schuh se enfrenta a una cuestión de creciente importancia en nuestra sociedad. A saber, los problemas de fertilidad se han vuelto cada vez más prominentes a medida que las mujeres del mundo occidental posponen el tener descendencia. Esto ha llevado a un constante incremento en el número de tratamientos de fecundación in vitro (IVF)».

Sin embargo, continúa especificando la página del laboratorio, «los óvulos obtenidos para la fecundación in vitro frecuentemente son anómalos y no pueden desarrollarse en embriones viables después de la fecundación. Para mejorar los tratamientos de fertilidad es esencial comprender con más detalle los mecanismos que gobiernan la correcta culminación del delicado proceso de la meiosis». Los conocimientos meticulosos sobre la meiosis en los oocitos humanos resultarán cruciales, por lo tanto, para mejorar los métodos de diagnóstico y tratar las causas de infertilidad en el futuro.

Una investigadora valiente e intuitiva en su creatividad

«La forma de abordar la ciencia de Melina Schuh se ha descrito como intrépida (fearless). Sin embargo, yendo más allá de este llamativo término se encuentra una historia de investigación sobresaliente, una carrera innovadora en notable progreso», exponía con motivo de la concesión del valorado Premio John Kendrew en julio de 2015 a Melina Schuh, Julia Franke, portavoz del comité que le otorgó el galardón.

En ese mismo contexto, el director de la tesis doctoral de M. Schuch, Jan Ellenberg,  afirmaba, reflejando claramente el orgullo por los logros de su ex alumna, que «Melina se ha distinguido siempre por su independencia; ya desde los comienzos de su carrera mostró un gran coraje y capacidad para tomar decisiones estratégicas por sí misma, y en muchos aspectos su PhD fue como una formación postdoctoral».

Por su parte, la mencionada portavoz Julia Franke añadía que «las impactantes imágenes conseguidas por Schuh [sobre células vivas en meiosis] han ilustrado la cubierta de diversas revistas de prestigio. Recordemos que la joven científica también ha estado involucrada en otros proyectos que van más allá del laboratorio».

Ciertamente, Franke cita como ejemplo la aclamada colaboración de Schuh con el artista científico Rob Kesseler en una exposición llamada Lens on Life, que tenía entre sus objetivos explorar la mitosis (otro tipo de división celular, más sencilla que la meiosis). En relación al tema, la joven investigadora ha expresado que «hay muchos matices en la investigación, y mediante este proyecto fuimos capaces de conseguir una forma creativa e inspiradora de explicar al público que este fundamental proceso en los organismos vivos es aplicable a la vida de cualquiera». Además, Schuh ha afirmado convencida que «los artistas y los científicos tienen mucho que aprender unos de otros».

Una de las obras de Rob Kesseler en Lens of life. Imagen: CoCultures.

En 2018, Melina Schuh fue nuevamente galardonada con un premio científico muy valorado: la Medalla de Oro EMBO (EMBO Gold Medal) por «su papel como joven lideresa en el campo de las ciencias de la vida, con particular reconocimiento a su impactante trabajo en la biología de los óvulos de mamíferos». Este premio se concede anualmente a jóvenes con menos de 40 años de edad.

Recordemos antes de continuar que EMBO (European Molecular Biology Organization) es una asociación de más de 1800 investigadores destacados (1800 leading researchers) que promociona la excelencia en las ciencias de la vida en Europa. El principal objetivo de esta organización es financiar y apoyar a investigadores e investigadoras de talento en todas las etapas de sus carreras, y estimular asimismo las relaciones internacionales entre especialistas.

Cuando se otorgó la mencionada medalla a Melina Schuh, el acreditado miembro de EMBO, Sean Munro, describió a la bioquímica como «una joven científica verdaderamente extraordinaria. Está absolutamente comprometida con su labor, es una pensadora profunda, una audaz experimentadora siempre a la búsqueda de nuevas preguntas y conocimientos. Ha sido pionera en métodos de imagen de meiosis en mamíferos y los ha usado para identificar nuevos participantes en este proceso fundamental. Es de particular relevancia que fuera la primera persona en obtener una imagen viva de la meiosis en oocitos humanos».

Aunque no queremos extendernos demasiado, es inevitable subrayar que los reconocimientos a Melina Schuh no terminan con los valiosos galardones ya citados. En 2019, la prestigiosa Sociedad Bioquímica (Biochemical Society) concedía sus premios anuales a once distinguidas científicas y científicos por la excelencia de sus trabajos y por el profundo impacto de éstos, tanto en la comunidad internacional de especialistas como en el resto de la sociedad. Entre los y las galardonadas se encontraba Melina Schuh.

La categoría de este reconocimiento queda reflejada en las palabras del Presidente del Consejo que otorgó las distinciones, el profesor de la Universidad de Sheffield, UK, Colin Bingle: «Los premios de la Sociedad de Bioquímica representan un medio ideal para rendir honores a científicos excepcionales dentro de la comunidad de biociencias. Como siempre, los criterios de admisión son estrictos y el nivel es alto, y los premios son un verdadero tributo al talento dentro de nuestra comunidad. En representación de esta Sociedad, me gustaría felicitar a los ganadores ya que las contribuciones de todos ellos han sido sobresalientes en sus campos. ¡Bien hecho!».

Los últimos hallazgos y objetivos de Melina Schuh y su equipo

Según se describe en la página Cell Biology del Instituto Max Planck (Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, Gotinga), en 2019 Melina Schuh fue nuevamente seleccionada para otro notable reconocimiento: el Premio Leibniz. Se trata del galardón más prestigioso (con una remuneración de ¡2,5 millones de euros!) entregado por la Asociación Alemana de Investigación cada año desde 1985 a científicos que trabajen en el país. A Schuh le fue concedido este valioso reconocimiento «por su investigación fundamental en biología reproductiva».

Melina Schuh. Imagen: © DFG.

Valga recordar que después de ganar el premio más destacado de investigación en Alemania, la bióloga Christiane Nüsslein-Volhard recibió en 1995 el Premio Nobel de Medicina. Además, otros seis científicos ganadores del Premio Leibniz también han recibido el Nobel en distintas disciplinas.

En la citada Cell Biology, que refleja los últimos hallazgos de Melina Schuh y su equipo, se subraya que «el estudio de los mecanismos esenciales de la generación de óvulos en los mamíferos es un proceso complejo porque estas células solo están disponibles en pequeño número y se desarrollan de manera diferente según la especie». Y a continuación se añade que «Melina Schuh ha demostrado que los óvulos humanos difieren significativamente de los óvulos de ratona y que trabajar con modelos de ratón proporciona por tanto solo conocimientos limitados sobre la fertilidad humana y la reproducción».

Como hemos comentado más arriba, hace ya tiempo que se conoce que los óvulos  con un número cromosómico anómalo generan infertilidad, abortos espontáneos o criaturas con síndromes característicos. Sin embargo, actualmente aún se sabe muy poco sobre gran parte de los detalles que conducen a esa errónea distribución de los cromosomas. Es precisamente en esta esfera donde Schuh y sus colaboradores buscan descubrir a nivel molecular las causas que provocan tales anomalías, y porqué se producen con más frecuencia en las mujeres a medida que se acercan a los cuarenta años de edad.

En general, la opinión pública ya tenía históricamente asumida esa creencia de edad mayor, menor fertilidad. Pero, para la ciencia su sentido principal es tener conocimiento empírico de los temas planteados. Es decir, tener razones fundamentadas en sus versiones de los hechos.

Sin entrar en demasiados detalles técnicos, dada la complejidad del tema, cabe señalar que el equipo dirigido por Schuh ha descubierto ciertos cambios en los cromosomas relacionados con la edad; factores que confirman la importancia de esa creencia. ¿Pero qué lo explicaba? Por ejemplo, han detectado que en las mujeres que superan los 35 años los cromosomas de los oocitos se desplazan con menor rapidez en el interior de la célula que los de una mujer más joven. Esa lentitud incrementaría la probabilidad de una distribución cromosómica menos precisa al generarse un óvulo maduro, ha explicado la científica a partir de sus últimos resultados de investigación.

En suma, el reparto o segregación de los cromosomas en las células reproductoras femeninas es un proceso notablemente complejo, mucho más de lo que se suponía. El  equipo de Schuh está haciendo verdaderos avances en esta cuestión. Según ha subrayado la investigadora, su objetivo prioritario es averiguar si es posible incrementar la precisión durante la división meiótica de los oocitos de mujeres mayores. La buena ciencia no se contenta con descubrir causas y procesos. Está interesada en diseñar soluciones. Es la deseable senda del progreso científico.

Tal como se describe en la página de Cell Biology, el estudio de los oocitos de mamíferos, y sobre todo de las humanas, representan un gran reto. Pero también es cierto que los logros de Schuh y sus colegas podrían potenciar «el desarrollo de nuevas técnicas capaces de alcanzar significativas mejoras para los tratamientos frente a la reducción de la fertilidad y los desórdenes congénitos en humanos». A largo plazo, sus resultados ayudarían a muchas personas a superar problemas de infertilidad, o bien a evitar el nacimiento de criaturas con diferentes sintomatologías.

Para concluir, queremos remachar que cuando Anna Bobrowska, del Journal of Cell Science preguntó a Melina Schuh qué consejo daría a las jóvenes que quieran estudiar ciencias, la investigadora manifestaba con firmeza que «les recomendaría que traten de hacer algo nuevo y estimulante, incluso aunque sea difícil. Ser creativa, ambiciosa y sin miedo al esfuerzo. No pensar que algo no puede hacerse solo porque nadie lo haya hecho todavía. Es bueno desarrollar algo nuevo, porque esto te ayuda a sobresalir de la multitud, darte a conocer por lo que haces y avanzar en tu carrera».

A todo ello nos atrevemos a incluirle que también con el ejemplo de M. Schuh se demuestra lo lejos que pueden llegar las mujeres científicas con vocación y determinación cuando cuentan con entornos estimulantes y las oportunidades necesarias, en vez de contextos donde hay que sumergirse en interminables carreras de obstáculos e incomprensiones.

Referencias

Sobre la autora

Carolina Martínez Pulido es Doctora en Biología y ha sido Profesora Titular del Departamento de Biología Vegetal de la ULL. Su actividad prioritaria es la divulgación científica y ha escrito varios libros sobre mujer y ciencia.

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