Application of endometrial extracellular matrix hydrogels developed from decellularized uterus in reproductive medicine

Resumen

RESUMEN EN CASTELLANO El endometrio es la capa del útero encargada de recibir al embrión en el momento de la implantación. Sin embargo, algunas enfermedades endometriales, como la atrofia endometrial y el síndrome de Asherman, pueden afectar negativamente a su función y provocar infertilidad. La matriz extracelular (del inglés extracellular matrix, ECM) es una red macromolecular en la que residen todas las células. La composición de la ECM es específica de cada tejido y sirve para sostener la estructura tisular, modular la función celular y contribuir a la curación después de una lesión. En las últimas décadas, los avances en las técnicas de bioingeniería y descelularización han permitido producir hidrogeles de ECM específicos de tejido y aplicarlos en el cultivo celular tridimensional (3D) y en la medicina regenerativa. Los objetivos de esta tesis fueron (I) desarrollar hidrogeles de ECM específicos de tejido a partir de endometrio porcino descelularizado (EndoECM), (II) utilizar estos hidrogeles de ECM endometrial como plataforma para sistemas de cultivo 3D in vitro, y finalmente (III) aplicar estos hidrogeles de ECM endometrial como tratamiento regenerativo para patologías reproductivas in vivo. Para lograr estos objetivos, se aisló tejido endometrial del útero porcino entero descelularizado y se procesó para crear hidrogeles de EndoECM, cuyas propiedades fisicoquímicas se estudiaron a continuación. Se analizó la citocompatibilidad in vitro de los hidrogeles de EndoECM con células endometriales, en condiciones de revestimiento y de cultivo 3D, para después evaluar su idoneidad en cocultivos de simulación del endometrio a largo plazo y como soporte para el cultivo de organoides endometriales. Por último, los hidrogeles EndoECM se utilizaron in vivo como posible tratamiento regenerativo para patologías reproductivas. Se llevó a cabo un estudio preliminar de biocompatibilidad mediante inyección subcutánea de hidrogeles de EndoECM en ratones inmunocompetentes, y finalmente se evaluó la regeneración endometrial y la restauración de la fertilidad en un modelo murino de daño endometrial. Esta tesis demostró que los hidrogeles de EndoECM pueden generarse con éxito a partir de tejido porcino, mostrando características fisicoquímicas de hidrogeles de ECM específicos del tejido, preservando los componentes de la ECM endometrial y reteniendo pocas moléculas inmunorreactivas. Los hidrogeles de EndoECM porcinos son biocompatibles con células endometriales humanas in vitro y mejoran la proliferación de líneas de células madre endometriales en sistemas de cultivo 3D. Además, las células endometriales cocultivadas en cultivos 3D con EndoECM son viables y proliferan a largo plazo. Sin embargo, la naturaleza degradable de EndoECM supone un reto en su uso como matriz durante el cultivo in vitro de organoides endometriales. En modelos murinos in vivo, la inyección subcutánea de EndoECM minimizó la respuesta inmunitaria aguda en comparación con hidrogeles no descelularizados, mientras que el EndoECM complementado con factores de crecimiento promovió la regeneración endometrial y la restauración de la fertilidad tras daño endometrial. Esta tesis muestra las propiedades y funciones del uso de EndoECM in vitro e in vivo y ofrece oportunidades para futuras aplicaciones terapéuticas en medicina reproductiva.