Identification of proteomic biomarkers for the prediction of implant biological responses

Resumen

Dada la creciente necesidad en el campo de la implantologia dental de desarrollar nuevos biomateriales con cada vez mejores propiedades, resulta crucial la optimización de su producción y caracterización. Así, la poca correlación mostrada entre la caracterización in vitro y su posterior ensayo in vivo compromete la eficiencia de este proceso dando lugar a la necesidad de desarrollar nuevas metodologías in vitro que permitan predecir el comportamiento real de los biomateriales de un modo más eficaz. Tras la implantación de un material en el cuerpo, éste entra en contacto con tejidos y fluidos corporales como la sangre, y esta interacción da lugar a la formación de una capa de proteínas en su superficie. Esta capa de proteínas desempeña un papel clave en los procesos biológicos que se desencadenan como respuesta a la presencia del implante, pudiendo llegar a disponer su éxito o fracaso. De esta manera, considerando la importante función de estas proteínas en el resultado de la implantación, esta tesis doctoral se centra en la caracterización proteómica de la adsorción de proteínas séricas sobre distintos biomateriales mediante el uso de cromatografía liquida acoplada a espectrometría de masas en tándem. Así, biomateriales con distintas propiedades son sistemáticamente diseñados para controlar su respuesta biológica. Estos materiales son caracterizados mediante proteómica, ensayos in vitro e in vivo. Esta información hace posible la correlación entre los movimientos detectados en los patrones de proteínas y la respuesta biológica del material, obteniendo biomarcadores que podrían predecir la respuesta in vivo de futuros biomateriales. Esta metodología ha permitido identificar como biomarcadores un clúster de proteínas que podrían estar asociadas a problemas de biocompatibilidad. Este clúster estaría relacionado con una reacción inmune aguda que podría suponer una excesiva respuesta inflamatoria, culminando en el fallo del implante. En paralelo, el estudio de distintos materiales con efectos biológicos específicos, asociados positivamente a la capacidad de osteointegración de un implante, ha permitido identificar movimientos en patrones de proteínas ligados a estas respuestas biológicas. En este sentido, se ha detectado un patrón común de afinidad hacía las proteínas vitronectina y apolipoproteína E, cuyo papel clave en la regeneración tisular se encuentra descrito en la literatura. Por tanto, el trabajo expuesto en esta tesis doctoral ha permitido mejorar la comprensión de las interacciones biomaterial-proteína y proteína-respuesta tisular, así como identificar biomarcadores asociados a distintas respuestas biológicas, que constituirían las bases para el desarrollo de nuevas metodologías in vitro basadas en proteómica.