El grupo Células Madre y envejecimiento, junto a la Unidad de Apoyo Metodológico, del Instituto de Investigación Sanitaria Biogipuzkoa, ha analizado cómo cambia la composición de proteínas en el proceso de crear matrices extracelulares descelularizadas y biotintas, comparando con el tejido original. Las y los investigadores Ainhoa Irastorza, Paula Vazquez-Aristizabal, Lore Zumeta-Olaskoaga, Maider Mateo-Abad y Ander Izeta han realizado este trabajo, junto a profesionales de EHU y BCMaterials, que ha sido recientemente publicado en la revista científica internacional iScience y el método desarrollado está disponible en repositorios de open Access.

La ingeniería de tejidos se basa en el uso de materiales diseñados para imitar la arquitectura y las propiedades mecánicas y biológicas del tejido que se quiere estudiar. Debido a su bajo coste relativo y facilidad de uso, suelen emplearse matrices compuestas por un único componente (ej., colágeno, gelatina o alginato), aunque estos materiales presentan una diversidad bioquímica insuficiente para reproducir la complejidad del tejido nativo. Debido a ello, las matrices extracelulares descelularizadas (dECM, por sus siglas en inglés) se han consolidado como una alternativa mejor para biomimetizar dichos tejidos.

Para crear biotintas imprimibles a partir de matriz extracelular (ECM), ésta debe someterse en primer lugar a procesos de descelularización en los que se utilizan agentes químicos, físicos y enzimáticos para eliminar los componentes celulares. Posteriormente, la dECM obtenida se solubiliza mediante digestión enzimática para la formulación de las biotintas. Estos procesos pueden alterar significativamente la composición proteica de la ECM, conocida como matrisoma. Hasta la fecha, se desconocía el impacto que este procesamiento ejerce sobre el matrisoma y, en consecuencia, sobre la composición final de las dECM y de las biotintas derivadas.

Por ello, el objetivo del estudio fue caracterizar el grado de conservación del matrisoma a lo largo de las etapas del procesamiento (tejido original, dECM y biotinta) en seis tejidos porcinos (arteria, mama, dermis, epidermis, músculo y nervio). De esta forma, se buscó sentar las bases para comprender mejor cómo responde la matriz extracelular al procesamiento en lo que respecta a la preservación de la composición y complejidad proteica original.

Los resultados proteómicos demostraron que los diferentes tejidos estudiados comparten un núcleo de proteínas matrisomales, al tiempo que presentan firmas proteicas específicas vinculadas a la función de cada tejido. Estas firmas se conservan en las muestras descelularizadas y, en menor medida, en las biotintas finales. Entre las distintas categorías del matrisoma, las proteínas asociadas a la matriz y los factores fueron los grupos más afectados, principalmente debido a su menor tamaño y solubilidad.

Pese a esta pérdida parcial inducida por la digestión de la dECM, las biotintas conservaron un número significativo de proteínas matrisomales y mantuvieron la huella proteica distintiva de su tejido de origen. En estas muestras se identificaron proteínas implicadas en procesos biológicos clave como las interacciones célula-ECM, la migración, la adhesión y la proliferación celular, lo que evidencia una complejidad y fidelidad proteómica superior a la de los biomateriales monocomponentes tradicionales. El estudio concluye que las biotintas constituyen un material biomimético robusto para reproducir el microentorno tisular nativo.

Aunque se trata de un trabajo analítico y de caracterización de biomateriales, sin aplicación clínica directa a corto plazo, este trabajo ha permitido contribuir a la generación de un atlas proteómico de referencia para la comunidad investigadora, además de emplearse para construir diferentes modelos 3D in vitro. Caracterizar la composición proteica exacta de las biotintas basadas en dECM permite optimizar el diseño de constructos, asegurando la presencia de las señales bioquímicas necesarias para la proliferación, diferenciación e integración celular, optimizando así el desarrollo de futuras terapias regenerativas basadas en este tipo de materiales.

Tal y como indica el grupo investigador “El principal valor de este estudio radica en el conocimiento generado sobre la conservación de la composición del matrisoma en los productos de descelularización (dECM y biotinta). Con ello, buscamos ofrecer una base objetiva para orientar la selección de biomateriales en función de la patología diana, así como optimizar protocolos de descelularización y digestión menos agresivos, y avanzar así hacia la estandarización técnica de estos procedimientos para su futura traslación clínica y preclínica.”

Este trabajo ha contado con financiación del Instituto de Salud Carlos III (ISCIII) y cofinanciado por la Unión Europea (n.º de proyecto PI25/00634, CERT22/00032, RD24/0014/0012, PT23/00142 y DTS24/00167), así como por las ayudas Elkartek (bMG24; KK-2024/00041) y Hazitek (ITEAS; ZE-2022/00021) del Departamento de Desarrollo Económico, Sostenibilidad y Medio Ambiente del Gobierno Vasco. El grupo investigador también agradecen la financiación del Departamento de Educación del Gobierno Vasco (IT1658-22; PRE_2019_1_0031), a la Asociación Katxalin por la donación recibida en 2019, y la ayuda ERC Advanced Grant (ERC-2017-ADG-787510).