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.

The endometrium is the layer of the uterus responsible for receiving the embryo at implantation. However, some endometrial illnesses, like endometrial atrophy and Asherman’s syndrome can negatively affect its function and result in infertility. The extracellular matrix (ECM) is a macromolecular network in which all cells reside. The ECM composition is tissue-specific, and functions to support tissue structure, modulate cell function and contribute to healing after injury. Over the last decades, the advances in bioengineering and decellularization techniques have made it possible to produce tissue-specific ECM hydrogels from tissues, and apply them in three-dimensional (3D) cell culture and regenerative medicine. The objectives of this thesis were to (I) develop tissue-specific ECM hydrogels from porcine DC endometrium (EndoECM), (II) use these endometrial ECM hydrogels as a platform for 3D culture systems in vitro, and ultimately (III) apply these endometrial ECM hydrogels as a regenerative treatment for reproductive pathologies in vivo. To achieve these objectives, endometrial tissue was isolated from decellularized whole porcine uterus and processed to create EndoECM hydrogels, whose physicochemical properties were then studied. In vitro cytocompatibility of EndoECM hydrogels was analyzed with endometrial cells, in coating and 3D culture conditions, to assess their suitability in long-term endometrium-like co-cultures and as a support for endometrial organoid culture. Finally, EndoECM hydrogels were used in vivo as a potential regenerative treatment for reproductive pathologies. A preliminary biocompatibility study was conducted by subcutaneously injecting the EndoECM hydrogels into immunocompetent mice, and endometrial regeneration as well as fertility restoration were ultimately evaluated in a murine model for endometrial damage. This thesis demonstrated EndoECM hydrogels can successfully be generated from porcine tissue, display the physicochemical features of tissue-specific ECM hydrogels, preserve endometrial ECM components while retaining few immunoreactive molecules. Porcine EndoECM hydrogels are biocompatible with human endometrial cells in vitro and improve proliferation of endometrial stem cell lines in 3D culture systems. Moreover, endometrial cells co-cultured in 3D culture with EndoECM are viable and proliferate at long-term. Still, the degradable nature of EndoECM presents a challenge in its use as a matrix during in vitro culture of endometrial organoids. In murine models in vivo, subcutaneously injected EndoECM minimized acute immune responses compared to non-decellularized hydrogels, while EndoECM supplemented with growth factors promoted endometrial regeneration and fertility restoration after endometrial damage. This thesis elucidates properties and functions of EndoECM use in vitro and in vivo as well as provides opportunities for future therapeutic applications in reproductive medicine.