As mice age, their total egg reserve collapses around tenfold. Yet, according to a new study in Nature Aging, the proportion of eggs in the brief window where a follicle is shifting from dormant to growing stays constant throughout life, at approximately 14%.

"The same percentage of oocytes are being activated regardless of old the mouse is. That means the ovary has a sensing mechanism which knows how many oocytes are in there and only awakens a fixed proportion. No one has ever known that before. It is completely new biology,” says Dr. Elvan Böke, group leader at the Centre for Genomic Regulation (CRG) in Barcelona and senior author of the study.

The finding challenges the perception that ovaries are a passive reservoir of eggs. The authors of the study reframe the female reproductive organ as an actively monitored system and suggest the ovary could be counting its own egg supply because of a yet-to-be-identified hormone or neuronal signalling.

The discovery was possible thanks to the first complete three-dimensional map of how a mammalian ovary changes across its reproductive lifespan. The CRG researchers combined high-resolution microscopy with artificial intelligence to count and classify every single egg cell, or oocyte, in more than 100 intact ovaries spanning the full reproductive lifespan of a mouse.

Earlier studies have imaged both human and mouse ovaries in three dimensions but couldn’t track oocyte growth with as much precision as the CRG researchers, who are the first to follow a mouse throughout its reproductive life, oocyte by oocyte, in three-dimensional space. In total, they tracked over 85,000 cells, producing a dataset of unprecedented scale and resolution.

The study also made a second surprising finding. By the time they reach puberty, a mouse can end up with three times as many egg cells compared to another mouse, despite both animals being genetically identical and raised in the exact same conditions.

“These mice are essentially identical twins of the same age with the same living conditions yet have completely different ovaries. We found huge variability and it's not genetic. It means there's something else going on that we don't understand yet,” says Dr. Böke.

The variability was already present in mice before they reached puberty, suggesting it originates very early in life, possibly during embryonic development. Mice with smaller ovarian reserves also had smaller ovaries and fewer growing eggs, suggesting that these early events shape ovarian function for life.

A third important finding overturns an old assumption about egg activation. At any given moment, only a handful of oocytes activate, despite the ovary having hundreds of thousands of dormant eggs stored. One long-standing hypothesis suggested that densely packed dormant eggs suppress one another.

The CRG’s research found the opposite to be true. Regions of the ovary with the highest density of dormant eggs were also where the most eggs emerged from dormancy. "This idea has always floated around, but this is the first time there's actual data," says Arturo D'Angelo, first author of the study.

In another finding, the researchers also found a previously unrecognised developmental bottleneck at a particular stage of egg growth, around 60 micrometres in diameter, where many follicles appear to pause before becoming hormonally responsive.

The discovery is important because female mammals, including humans, are born with all the eggs they will have in their lifetime. Understanding what controls this checkpoint could matter for any future intervention aimed at extending reproductive lifespan or delaying menopause.

"We have thousands and thousands of oocytes in our bodies that we don't need," said Dr. Böke. "If we figure out why they're being lost without ever being ovulated, then we could tune the system. It could help keep the hormonal cycle going and help delay menopause, which half the world's population must go through. The health and economic implications are enormous."

The study is also careful about linking mouse biology to humans. Humans are born with roughly a million oocytes which decrease to 400,000 by puberty, and 1,000 by menopause. Only about 400 oocytes last for a lifetime. Mice have similar depletion rates but start with around 5,000.

However, mice ovulate from both ovaries every four to five days, while women typically release a single egg roughly every 28 days. Those differences in scale and tempo likely shape how the reserve is spent. Even so, the authors argue that the discovery that the ovary keeps a fixed fraction of eggs primed for activation regardless of age may be a universal feature of mammalian reproduction.

The authors of the study also believe the variation in ovarian reserve in women, with all their genetic and environmental diversity, is likely to be far larger compared to mice. They warn human studies will need larger cohorts to draw firm conclusions.

"In my mind, this data should have been out there 20 years ago, so we could have started building on it. It really changes how experiments should be planned," she says.

As a proof-of-concept, Böke and D’Angelo also show the method works on human ovarian cortex tissue, opening the door to similar studies in humans, although Dr. Böke cautions that the practical challenges are substantial. "The method is ready, but a lifespan study in humans is much harder," she says.

The new insights into mammalian reproductive biology were possible thanks to technical achievements. Mapping the entire ovarian reserve in three dimensions across an animal's lifespan required tissue clearing, whole-organ imaging on a microscope at EMBL Barcelona's Mesoscopic Imaging Facility and AI-driven image segmentation developed with collaborators at the Donostia International Physics Center (DIPC), the University of the Basque Country (UPV/EHU) and the Biofisika Institute.

"We wanted this tool to be useful to other scientists, not just for our own study. The complete workflow is freely available through BiaPy, our open-source platform for AI-based image analysis, and we've also released the microscopy images and the trained AI model itself. That means other labs can check our work, or point the same method at their own images without having to build it from scratch," says Ignacio Arganda-Carreras, leader of the CVPD group at the University of the Basque Country (UPV/EHU) and co-developer of BiaPy.

EN CASTELLANO

El ovario del ratón cuenta sus propios óvulos, según el primer mapa en 3D del órgano

A medida que los ratones envejecen, su reserva total de óvulos se desploma alrededor de diez veces. Sin embargo, según un nuevo estudio publicado hoy en Nature Aging, la proporción de óvulos que se encuentran en la breve ventana en la que un folículo pasa de estar latente a crecer se mantiene constante durante toda la vida, en torno al 14 %.

"Se activa el mismo porcentaje de ovocitos con independencia de la edad del ratón. Eso significa que el ovario dispone de un mecanismo sensor que sabe cuántos ovocitos hay dentro y solo despierta una proporción fija. Nadie lo sabía hasta ahora. Es biología completamente nueva", afirma la Dra. Elvan Böke, jefa de grupo en el Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona y autora sénior del estudio.

El hallazgo desafía la idea de que los ovarios son un simple depósito pasivo de óvulos. El equipo del estudio replantea el órgano reproductor femenino como un sistema sometido a una vigilancia activa y sugiere que el ovario podría estar contando sus propias reservas de óvulos gracias a una hormona todavía sin identificar o a algún tipo de señalización neuronal.

El descubrimiento ha sido posible gracias al primer mapa tridimensional completo que muestra cómo cambia el ovario de un mamífero a lo largo de toda su vida reproductiva. El equipo del CRG combinó microscopía de alta resolución con inteligencia artificial para contar y clasificar cada uno de los óvulos, u ovocitos, en más de 100 ovarios intactos que abarcan toda la vida reproductiva de un ratón.

Estudios anteriores ya habían obtenido imágenes tridimensionales de ovarios humanos y de ratón, pero no habían logrado seguir el crecimiento de los ovocitos con tanta precisión como el equipo del CRG, el primero en seguir a un ratón a lo largo de toda su vida reproductiva, ovocito a ovocito, en un espacio tridimensional. En total, rastrearon más de 85.000 células y generaron un conjunto de datos de una escala y una resolución sin precedentes.

El estudio también arrojó un segundo resultado sorprendente. Al llegar a la pubertad, un ratón puede acabar con el triple de óvulos que otro, a pesar de que ambos animales son genéticamente idénticos y se han criado exactamente en las mismas condiciones.

"Estos ratones son, en esencia, gemelos idénticos de la misma edad y con las mismas condiciones de vida y, aun así, tienen ovarios completamente diferentes. Encontramos una variabilidad enorme que no es genética. Significa que ocurre algo más que todavía no entendemos", afirma la Dra. Böke.

La variabilidad ya estaba presente en los ratones antes de que alcanzaran la pubertad, lo que sugiere que se origina muy pronto, posiblemente durante el desarrollo embrionario. Los ratones con reservas ováricas más pequeñas también tenían ovarios más pequeños y menos óvulos en crecimiento, lo que indica que estos primeros acontecimientos condicionan la función ovárica de por vida.

Un tercer hallazgo importante echa por tierra una vieja suposición sobre la activación de los óvulos. En un momento dado, solo se activan unos pocos ovocitos, a pesar de que el ovario almacena cientos de miles de óvulos latentes. Una hipótesis muy asentada sostenía que los óvulos latentes, al estar tan apretados, se inhibían entre sí.

La investigación del CRG descubrió justo lo contrario. Las regiones del ovario con mayor densidad de óvulos latentes eran también aquellas en las que más óvulos salían de la latencia. "Esta idea siempre ha rondado por ahí, pero es la primera vez que hay datos reales", afirma Arturo D'Angelo, primer autor del estudio.

En otro de los hallazgos, el equipo también detectó un cuello de botella del desarrollo hasta ahora desconocido en una fase concreta del crecimiento del óvulo, en torno a los 60 micrómetros de diámetro, donde muchos folículos parecen detenerse antes de volverse sensibles a las hormonas.

El descubrimiento es importante porque las hembras de los mamíferos, incluidas las humanas, nacen con todos los óvulos que tendrán a lo largo de su vida. Entender qué controla este punto de control podría ser clave para cualquier intervención futura dirigida a prolongar la vida reproductiva o retrasar la menopausia.

"Tenemos miles y miles de ovocitos en el cuerpo que no necesitamos", señala la Dra. Böke. "Si averiguamos por qué se pierden sin llegar nunca a ovularse, podríamos ajustar el sistema. Serviría para mantener en marcha el ciclo hormonal y para ayudar a retrasar la menopausia, por la que tiene que pasar la mitad de la población mundial. Las implicaciones sanitarias y económicas son enormes".

El estudio también es prudente a la hora de trasladar la biología del ratón a las personas. Los seres humanos nacen con alrededor de un millón de ovocitos, que se reducen a 400.000 en la pubertad y a 1.000 en la menopausia. Solo unos 400 ovocitos duran toda la vida. Los ratones presentan tasas de pérdida similares, pero parten de unos 5.000.

Ahora bien, los ratones ovulan por ambos ovarios cada cuatro o cinco días, mientras que las mujeres suelen liberar un único óvulo aproximadamente cada 28 días. Es probable que esas diferencias de escala y de ritmo condicionen la forma en que se consume la reserva. Aun así, el equipo sostiene que el hallazgo de que el ovario mantiene una fracción fija de óvulos preparados para activarse con independencia de la edad podría ser un rasgo universal de la reproducción de los mamíferos.

El equipo del estudio cree, además, que la variación en la reserva ovárica de las mujeres, con toda su diversidad genética y ambiental, es probablemente mucho mayor que la de los ratones. Advierte de que los estudios en personas necesitarán cohortes más amplias para extraer conclusiones sólidas.

"En mi opinión, estos datos deberían haber estado disponibles hace 20 años, para haber podido empezar a construir a partir de ellos. Cambia de verdad la manera en que deberían planificarse los experimentos", afirma la Dra. Böke.

Como prueba de concepto, Böke y D'Angelo demuestran también que el método funciona en tejido de corteza ovárica humana, lo que abre la puerta a estudios similares en personas, aunque la Dra. Böke advierte de que los retos prácticos son considerables. "El método está listo, pero un estudio que abarque toda la vida en seres humanos es mucho más difícil", afirma.

Los nuevos conocimientos sobre la biología reproductiva de los mamíferos han sido posibles gracias a varios logros técnicos. Cartografiar toda la reserva ovárica en tres dimensiones a lo largo de la vida de un animal requirió aclarar el tejido, obtener imágenes del órgano completo con un microscopio de la Mesoscopic Imaging Facility (Unidad de Imagen Mesoscópica) del EMBL Barcelona y una segmentación de imágenes basada en IA desarrollada en colaboración con el Donostia International Physics Center (DIPC), la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y el Instituto Biofisika.

"Queríamos que esta herramienta fuera útil para otros equipos científicos, no solo para nuestro propio estudio. Todo el flujo de trabajo está disponible de forma gratuita a través de BiaPy, nuestra plataforma de código abierto para el análisis de imágenes basada en IA, y también hemos publicado las imágenes de microscopía y el propio modelo de IA entrenado. Eso significa que otros laboratorios pueden comprobar nuestro trabajo o aplicar el mismo método a sus propias imágenes sin tener que crearlo desde cero", afirma Ignacio Arganda-Carreras, responsable del grupo CVPD en la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y codesarrollador de BiaPy.

EN CATALÀ

L'ovari del ratolí compta els seus propis òvuls, segons el primer mapa en 3D de l'òrgan

A mesura que els ratolins envelleixen, la seva reserva total d'òvuls es desploma al voltant de deu vegades. No obstant això, segons un nou estudi publicat avui a Nature Aging, la proporció d'òvuls que es troben en la breu finestra en què un fol·licle passa d'estar latent a créixer es manté constant durant tota la vida, i és del voltant del 14 %.

"S'activa el mateix percentatge d'ovòcits amb independència de l'edat del ratolí. Això significa que l'ovari disposa d'un mecanisme sensor que sap quants ovòcits hi ha dins i només en desperta una proporció fixa. Ningú ho sabia fins ara. És biologia completament nova", afirma la Dra. Elvan Böke, cap de grup al Centre de Regulació Genòmica (CRG) de Barcelona i autora sènior de l'estudi.

La troballa desafia la idea que els ovaris són un simple dipòsit passiu d'òvuls. L'equip de l'estudi replanteja l'òrgan reproductor femení com un sistema sotmès a una vigilància activa i suggereix que l'ovari podria estar comptant les seves pròpies reserves d'òvuls gràcies a una hormona encara sense identificar o a algun tipus de senyalització neuronal.

El descobriment ha estat possible gràcies al primer mapa tridimensional complet que mostra com canvia l'ovari d'un mamífer al llarg de tota la seva vida reproductiva. L'equip del CRG va combinar microscòpia d'alta resolució amb intel·ligència artificial per comptar i classificar cadascun dels òvuls, o ovòcits, en més de 100 ovaris intactes que abasten tota la vida reproductiva d'un ratolí.

Estudis anteriors ja havien obtingut imatges tridimensionals d'ovaris humans i de ratolí, però no havien aconseguit seguir el creixement dels ovòcits amb tanta precisió com l'equip del CRG, el primer a seguir un ratolí al llarg de tota la seva vida reproductiva, ovòcit a ovòcit, en un espai tridimensional. En total, van rastrejar més de 85.000 cèl·lules i van generar un conjunt de dades d'una escala i una resolució sense precedents.

L'estudi també va obtenir un segon resultat sorprenent. En arribar a la pubertat, un ratolí pot acabar amb el triple d'òvuls que un altre, tot i que ambdós animals són genèticament idèntics i s'han criat exactament en les mateixes condicions.

"Aquests ratolins són, en essència, bessons idèntics de la mateixa edat i amb les mateixes condicions de vida i, tot i així, tenen ovaris completament diferents. Trobem una variabilitat enorme que no és genètica. Significa que passa alguna cosa més que encara no entenem", afirma la Dra. Böke.

La variabilitat ja era present en els ratolins abans que assolissin la pubertat, fet que suggereix que s'origina ben aviat, possiblement durant el desenvolupament embrionari. Els ratolins amb reserves ovàriques més petites també tenien ovaris més petits i menys òvuls en creixement, cosa que indica que aquests primers esdeveniments condicionen la funció ovàrica per a tota la vida.

Una tercera troballa important tira per terra una vella suposició sobre l'activació dels òvuls. En un moment donat, només s'activen uns pocs ovòcits, tot i que l'ovari emmagatzema centenars de milers d'òvuls latents. Una hipòtesi molt assentada sostenia que els òvuls latents, en estar tan atapeïts, s'inhibien entre si.

La investigació del CRG va descobrir just el contrari. Les regions de l'ovari amb més densitat d'òvuls latents eren també aquelles en què més òvuls sortien de la latència. "Aquesta idea sempre ha rondat per aquí, però és la primera vegada que hi ha dades reals", afirma Arturo D'Angelo, primer autor de l'estudi.

En una altra de les troballes, l'equip també va detectar un coll d'ampolla del desenvolupament fins ara desconegut en una fase concreta del creixement de l'òvul, al voltant dels 60 micròmetres de diàmetre, on molts fol·licles semblen aturar-se abans de tornar-se sensibles a les hormones.

El descobriment és important perquè les femelles dels mamífers, incloses les humanes, neixen amb tots els òvuls que tindran al llarg de la seva vida. Entendre què controla aquest punt de control podria ser clau per a qualsevol intervenció futura dirigida a prolongar la vida reproductiva o retardar la menopausa.

"Tenim milers i milers d'ovòcits al cos que no necessitem", assenyala la Dra. Böke. "Si esbrinem per què es perden sense arribar mai a ovular-se, podríem ajustar el sistema. Serviria per mantenir en marxa el cicle hormonal i per ajudar a retardar la menopausa, per la qual ha de passar la meitat de la població mundial. Les implicacions sanitàries i econòmiques són enormes".

L'estudi també és prudent a l'hora de traslladar la biologia del ratolí a les persones. Els éssers humans neixen amb al voltant d'un milió d'ovòcits, que es redueixen a 400.000 en la pubertat i a 1.000 en la menopausa. Només uns 400 ovòcits duren tota la vida. Els ratolins presenten taxes de pèrdua similars, però parteixen d'uns 5.000.

Ara bé, els ratolins ovulen per tots dos ovaris cada quatre o cinc dies, mentre que les dones solen alliberar un únic òvul aproximadament cada 28 dies. És probable que aquestes diferències d'escala i de ritme condicionin la forma en què es consumeix la reserva. Tot i així, l'equip sosté que la troballa que l'ovari manté una fracció fixa d'òvuls preparats per activar-se amb independència de l'edat podria ser un tret universal de la reproducció dels mamífers.

L'equip de l'estudi creu, a més, que la variació en la reserva ovàrica de les dones, amb tota la seva diversitat genètica i ambiental, és probablement molt més gran que la dels ratolins. Adverteix que els estudis en persones necessitaran cohorts més àmplies per extreure conclusions sòlides.

"En la meva opinió, aquestes dades haurien d'haver estat disponibles fa 20 anys, per haver pogut començar a construir a partir d'elles. Canvia de veritat la manera com s'haurien de planificar els experiments", afirma la Dra. Böke.

Com a prova de concepte, Böke i D'Angelo demostren també que el mètode funciona en teixit d'escorça ovàrica humana, cosa que obre la porta a estudis similars en persones, tot i que la Dra. Böke adverteix que els reptes pràctics són considerables. "El mètode està llest, però un estudi que abasti tota la vida en éssers humans és molt més difícil", afirma.

Els nous coneixements sobre la biologia reproductiva dels mamífers han estat possibles gràcies a diversos assoliments tècnics. Cartografiar tota la reserva ovàrica en tres dimensions al llarg de la vida d'un animal va requerir aclarir el teixit, obtenir imatges de l'òrgan complet amb un microscopi de la Mesoscopic Imaging Facility (Unitat d'Imatge Mesoscòpica) de l'EMBL Barcelona i una segmentació d'imatges basada en IA desenvolupada en col·laboració amb el Donostia International Physics Center (DIPC), la Universitat del País Basc (UPV/EHU) i l'Institut Biofisika.

"Volíem que aquesta eina fos útil per a d'altres equips científics, no només per al nostre propi estudi. Tot el flux de treball està disponible de forma gratuïta a través de BiaPy, la nostra plataforma de codi obert per a l'anàlisi d'imatges basada en IA, i també hem publicat les imatges de microscòpia i el propi model d'IA entrenat. Això significa que altres laboratoris poden comprovar el nostre treball o aplicar el mateix mètode a les seves pròpies imatges sense haver de crear-lo des de zero", afirma Ignacio Arganda-Carreras, responsable del grup CVPD a la Universitat del País Basc (UPV/EHU) i codesenvolupador de BiaPy.