Hybrid extracellular matrix hydrogel and human endometrial organoids: from in vitro models to regenerative therapies

Doctoranda
María Gómez Álvarez

Director de la tesis
Dra. Irene Cervelló
Dr. Vicente Serra

Grupo de Investigación en Bioingeniería y células madre endometriales

El endometrio es un tejido dinámico y regulado hormonalmente, esencial para la implantación embrionaria y el establecimiento del embarazo. Sin embargo, patologías como el síndrome de Asherman, la atrofia endometrial y el endometrio fino pueden alterar su estructura y función. Estas enfermedades favorecen la fibrosis, una vascularización deficiente y la pérdida glandular, lo que en última instancia conduce a una receptividad endometrial reducida e infertilidad. Dado que las terapias clínicas actuales siguen siendo limitadas, resulta necesaria la investigación de enfoques regenerativos innovadores.

En esta tesis doctoral se desarrolló un hidrogel híbrido derivado de endometrio (PM+EndoECM) mediante la combinación de un biomaterial sintético autoensamblable (PuraMatrix®, PM) con un hidrogel natural obtenido a partir de la descelularización de matriz extracelular endometrial porcina (EndoECM). En concreto, la formulación 50:50 de este hidrogel híbrido reprodujo con éxito características reológicas y ultraestructurales clave del endometrio nativo. Además, el análisis proteómico confirmó la preservación de proteínas esenciales de la matriz extracelular, incluidas colágenos, lamininas y anexinas. En comparación con hidrogeles descritos previamente, PM+EndoECM (50:50) mostró una mayor similitud funcional con el endometrio humano.

A continuación, PM+EndoECM (50:50) se evaluó como plataforma de cultivo tridimensional para organoides endometriales humanos (hEOs) y se comparó con el estándar de referencia Matrigel®. La encapsulación de organoides en PM+EndoECM mantuvo la viabilidad de los hEOs (>98%), así como una proliferación y organización epitelial comparables a Matrigel®. Además, se potenció la diferenciación hacia fenotipos secretores y gestacionales, con una regulación al alza significativa de SPP1, PAEP, LIF y 17βHSD2 y una regulación a la baja de SOX9, lo que indica un entorno bioactivo favorable. Asimismo, la inyección subcutánea in vivo en ratones inmunocompetentes confirmó la biocompatibilidad de PM+EndoECM (50:50), con parámetros hematológicos conservados y una activación inmune sistémica mínima en los animales inyectados.

Por otro lado, se evaluó el potencial terapéutico de combinar PM+EndoECM (50:50) con hEOs en un modelo murino de lesión endometrial. Los análisis histológicos demostraron restauración del grosor endometrial, de la densidad glandular y de la neovascularización, junto con una reducción de la fibrosis y de la ferroptosis en los ratones tratados. El perfil transcriptómico reveló la activación de vías asociadas a angiogénesis, reparación tisular, señalización hormonal e inmunomodulación, mientras que se suprimieron firmas profibróticas y apoptóticas. A pesar de la regeneración estructural y molecular observada, la recuperación de la fertilidad fue incompleta. Las tasas de implantación fueron bajas en los ratones tratados, un efecto relacionado con la persistencia de PM en el tejido dañado, lo que podría actuar como barrera física. Esta limitación puso de manifiesto la necesidad de optimizar las propiedades fisicoquímicas y la cinética de degradación de PM+EndoECM (50:50) para garantizar la funcionalidad reproductiva.

En conjunto, esta tesis demostró que el hidrogel híbrido derivado de endometrio proporciona una plataforma bioactiva para hEOs in vitro y, además, promueve la regeneración estructural y molecular in vivo en un modelo inmunocompetente de lesión endometrial. No obstante, a pesar de su potencial regenerativo, se requiere una optimización adicional para lograr la restauración de la fertilidad en modelos preclínicos.

ración de la fertilidad en modelos preclínicos.

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