Marco molecular programable genéticamente para la construcción de análogos de la matriz extracelular humana recombinante de precisión.

La creación de materiales miméticos de la matriz extracelular (MEC) que combinen la precisión molecular de las opciones de materiales sintéticos con la complejidad biológica nativa sigue siendo un desafío central en la ciencia de los biomateriales. Aquí, presentamos una plataforma de hidrogel programable genéticamente que permite el control independiente de las propiedades mecánicas y biológicas, incluido el componente de la matriz, la mecánica, la viscoelasticidad y la señalización bioquímica, utilizando bloques de construcción de la MEC humana recombinante ensamblados mediante química de isopeptidos. Los reticuladores de proteínas modulares de la MEC que contienen dominios completos y plegados de la MEC equipados con péptidos SpyTag terminales se integraron en estructuras base de polisacáridos naturales intercambiables funcionalizadas con SpyCatcher para generar matrices completamente definidas con parámetros de material desacoplados. Las mutaciones puntuales en los péptidos SpyTag de los reticuladores dentro de la interfaz de unión variaron la afinidad de unión, desde la unión covalente hasta la unión física, lo que permitió ajustar los comportamientos de relajación del estrés en regímenes fisiológicamente relevantes sin alterar la composición de la matriz ni su rigidez.

Utilizando modelos de cáncer colorrectal, demostramos que la identidad del polímero y la viscoelasticidad de la matriz regulan de forma independiente el crecimiento de los esferoides, las capacidades de invasión y la dispersión. Es importante destacar que los dominios de la MEC recombinante recapitularon las funciones de adhesión nativas y proporcionan una capa de información biológica codificada estructuralmente. Esta plataforma de hidrogel proporciona un marco molecular para la construcción de mímicos de la MEC humana recombinante de precisión con una amplia aplicabilidad en la ciencia de los biomateriales, la mecanobiología, la modelización de enfermedades, la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa.