三维细胞培养与肿瘤细胞恶性表型研究

了解肿瘤细胞与微环境的相互作用,对研究肿瘤的发生、发展及抗癌药物的筛选具有重要意义。三维细胞培养技术近年被用于研究肿瘤细胞恶性表型,与传统二维细胞培养相比．它可以模拟体内细胞生长的微环境,是研究肿瘤细胞恶性表型、细胞与细胞外基质信号传递的有力工具。     

三维培养在肿瘤细胞生物学研究中的应用

近年来,三维培养技术逐渐成为肿瘤细胞培养领域研究的热点,其利用各种方法及材料,在体外模拟体内微环境培养细胞,使肿瘤细胞呈空间立体方式生长,表现出很多不同于传统二维培养的特点。三维培养为深入研究肿瘤的细胞生物学特性,尤其是药物敏感性这个转化医学的关键点提供了良好的平台,有望成为生物医学体外实验中,传统二维培养和动物实验中的一个桥梁。本文综述了近年来三维培养在肿瘤细胞生物学和药敏试验研究中的应用和进展。     

三维工程化肿瘤模型的构建及应用

肿瘤微环境指肿瘤细胞发生及转移所处的复杂三维环境。传统研究多让细胞生长在二维培养瓶或培养皿中,缺少肿瘤转移过程中复杂的细胞-细胞和细胞-基质间的动态联系,难以反映肿瘤组织的自身特点以及阐明肿瘤细胞转移的机制,也限制了有效药物的准确检测。为阐明原发性肿瘤微环境的特点,多种生物模拟的三维工程化肿瘤模型已被用于实验和临床研究,即将肿瘤基质细胞、基质组分、生物化学和生物物理学信号整合于同一个时空系统。本文总结了典型三维工程化肿瘤的构建及应用。     

三维细胞培养技术的发展及其在干细胞和肿瘤细胞中的应用

三维细胞培养技术是在二维细胞培养和动物实验模型的基础上发展起来的简单、有效的细胞培养方式。利用三维细胞培养技术可以更好的模拟体内微环境,为相关研究领域提供新的手段。目前,三维细胞培养技术在组织工程、肿瘤学、再生医学和干细胞生物学等研究领域均有应用。该文就近年来三维细胞培养技术的发展及其在干细胞和肿瘤细胞中的应用进行综述。     

间充质干细胞通过分解代谢糖酵解促进肺癌细胞生长（英文）

存在于骨髓中的间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs,也称为间充质基质细胞)可以被募集到肿瘤部位并构成肿瘤微环境。细胞代谢在癌症进展中起重要作用。在癌症微环境中间充质细胞和肿瘤细胞发生代谢方式的转变。然而,尚不清楚肿瘤细胞和BMSCs细胞的相互作用如何影响细胞代谢和肿瘤进展。在本研究中,通过将BMSCs和小鼠肺癌细胞LLC细胞共同注射到C57BL/6小鼠,构建了皮下瘤模型;随后在原位瘤分离BMSCs和LLC细胞,进行RNA测序,以获得肿瘤微环境下BMSCs和LLC细胞的转录组。结果显示BMSCs中上调的基因富集于代谢途径。进一步根据差异表达的分子构建相互作用网路,发现BMSCs网络中的核心预测途径是代谢途径、MAPK信号通路和HIF-1信号通路。然而,在肿瘤微环境中LLC细胞的代谢途径受到抑制。体内动物实验证实抑制糖酵解可以减少荷瘤小鼠肿瘤的生长。以上结果提示,BMSCs增加了糖酵解,通过反式Warburg效应促进癌细胞的生长,在肿瘤微环境下BMSCs的代谢重编程影响肿瘤细胞的转归。     

细胞支架研究进展

目前细胞培养通常采用二维平面培养技术,但由于在培养板和培养瓶二维细胞培养并不能完全模拟体内细胞的三维生长环境,因此所得的试验数据与在体情况有偏差。然而细胞支架材料却能为细胞提供一个良好的三维生长环境,更利于细胞粘附、生长和增殖。目前可用于细胞支架材料的来源有天然和人工两大类,现将细胞支架研究进展综述如下。     

细胞支架研究进展

目前细胞培养通常采用二维平面培养技术,但由于在培养板和培养瓶二维细胞培养并不能完全模拟体内细胞的三维生长环境,因此所得的试验数据与在体情况有偏差。然而细胞支架材料却能为细胞提供一个良好的三维生长环境,更利于细胞粘附、生长和增殖。目前可用于细胞支架材料的来源有天然和人工两大类,现将细胞支架研究进展综述如下。     

肿瘤细胞迁移特性及细胞迁移能力表征

细胞运动特征及其变化主要受细胞自身状况和微环境二方面的影响,细胞适应不同环境的运动响应方式存在差异,在二维培养基质上细胞迁移方式主要分为个体迁移和群体迁移,而在三维培养基质中其迁移模式主要为间充质迁移和阿米巴迁移.肿瘤细胞因其结构功能状况异常,在上述环境中的迁移特征出现不同程度的异化,其主要倾向为顽固、无目的和侵袭性的迁移运动.对细胞的迁移能力进行量化表征,有助于对细胞迁移本质的进一步认识.根据细胞培养环境的不同,分别介绍了二维和三维培养基质上细胞的不同迁移模式及肿瘤细胞的迁移运动特征,以及测量细胞迁移能力的体外测试手段和方法,并分析总结了这些方法的优缺点.     

肿瘤微环境及其能量代谢的重编程

20世纪20年代,瓦伯格(Warburg)提出,肿瘤细胞即使在供氧充足的情况下,葡萄糖依旧向乳酸转换,这种代谢称为有氧酵解(aerobic glycolysis)或"Warburg效应(Warburg effect)"。然而,后续越来越多的研究发现,并非所有的肿瘤中均存在"Warburg效应",肿瘤细胞的能量代谢存在明显的多样性。进一步的研究发现,肿瘤组织存在着复杂的微环境,肿瘤组织中不同区域氧的含量、乳酸的浓度及营养物质的供给都不尽相同,但肿瘤细胞却能适应逆境而保持快速生长。这种适应性是通过改变肿瘤细胞的能量代谢方式来实现的,称为能量代谢重编程。现综述了肿瘤微环境及其引起的细胞能量代谢方式的改变。对肿瘤能量代谢特征的研究,将有益于人们从肿瘤细胞能量阻断的角度开展肿瘤的临床治疗,同时对新的抗肿瘤药物的开发也有一定的指导意义。     

黏着斑激酶与肿瘤微环境

黏着斑激酶（focal adhesion kinase, FAK）是一种胞质非受体酪氨酸激酶。FAK和肿瘤密切相关,在多种癌细胞中高表达,促进癌细胞的发生、生长、存活、增殖、粘附、转移和侵袭以及血管生成等过程。肿瘤微环境包括肿瘤细胞、周围血管、免疫细胞、纤维母细胞、内皮细胞、信号分子和细胞外基质,它对癌症的发展和恶化具有重要作用。肿瘤细胞可以通过分泌细胞外信号影响微环境,使其有利于肿瘤生存和发展|肿瘤微环境中的基质细胞能通过产生趋化因子、基质降解酶和生长因子促进肿瘤侵袭和转移。本文综述肿瘤微环境在癌症发生发展过程中的作用及FAK在肿瘤微环境中的调控作用,为肿瘤疾病的治疗提供新思路。     

模拟微重力条件下 WB-F344细胞的三维培养

与传统的单层平面培养相比,细胞三维培养可更好地模拟生物体内细胞的生长状态和微环境.以Cytodex-3微载体为支持物,利用旋转式细胞培养系统（RCCS）模拟微重力条件,悬浮培养法构建大鼠WB-F344细胞微重力三维培养模型.并通过细胞计数、光学显微镜、透射电镜、逆转录-聚合酶链反应（RT-PCR）和流式细胞术等方法分析了细胞增殖、显微结构、粘附分子及钙粘蛋白（E-cadherin）表达情况.结果表明,模拟微重力三维培养条件下WB-F344细胞增殖块,呈紧密多层排列、可见丰富的微绒毛和线粒体、胞间有桥粒和紧密连接形成,细胞粘着力加强、表现出良好的三维生长特征;与静置三维培养相比,纤粘连蛋白（Fn）mRNA表达呈上调趋势,细胞内E-cadherin表达量增加,这可能是微重力效应下细胞粘附力增强的部分机制.该培养体系可能有利于细胞之间,细胞与胞外基质之间相互作用及其作用机制的研究.     

HepG2细胞在模拟微重力条件下的生长研究——体外细胞三维生长模型构建

将人肝癌细胞(HepG2)接种于生物可降解支架聚羟基乙酸(polyglycolicacid,PGA)上,采用模拟微重力方法,在具有低剪应力和适宜气体扩散的旋转细胞培养系统(RCCS)中培养,构建体外三维培养模型.通过扫描电镜、透射电镜、RT-PCR、流式细胞术等方法观察分析.结果表明,细胞在此模型中生长良好,细胞呈多面体,含有丰富的微绒毛、线粒体以及胞间有紧密连接形成.该系统有利于细胞形成三维结构,更接近于体内细胞实际生长状况.另外,通过黏附分子表达分析,表明该模型重现了肝癌细胞某些体内侵袭转移特征.一些在肿瘤细胞侵袭和转移过程中具有重要作用的细胞黏附分子(celladhesionmolecules,CAMs)表达有了显著的变化,其中E-钙粘素(E-cadherin)表达降低,CD44、细胞间黏附分子-1(intercellularadhesionmolecule-1,ICAM-1,CD54)以及整合素β1(integrinβ1,CD29)表达增高.在体外实验中,对实验模型的适当选择是得到理想客观实验结果的必要前提,采用模拟微重力的方法构建的体外细胞三维培养模型,将为肿瘤生物学研究、药物敏感性试验等提供更为理想的研究模型.     

维生素D介导肿瘤微环境调控的研究进展

肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)与肿瘤发生、转移、耐药等息息相关,研究肿瘤微环境的调控机制能为肿瘤治疗提供新的线索。维生素D作为机体代谢性物质,广泛分布在细胞微环境中,能够参与肿瘤微环境的调控并发挥抑制肿瘤的功能。本文总结了维生素D的代谢以及作用机制,并综述了维生素D在肿瘤微环境中影响肿瘤细胞、肿瘤干细胞、肿瘤相关成纤维细胞等研究进展,为维生素D及其类似物在肿瘤治疗中的基础研究和临床应用研究等方面奠定基础。     

肿瘤微环境中的细胞调控网络及促瘤机制

肿瘤微环境是指肿瘤发生发展的复杂组织环境,在肿瘤的生长、侵袭和转移过程中发挥重要作用。深入探究肿瘤微环境的组成和促瘤机制对发掘新的肿瘤治疗靶点具有重要意义。现以肿瘤微环境中的免疫细胞、间充质细胞和内皮细胞为切入点,概述它们与肿瘤细胞之间的相互作用,探讨肿瘤微环境通过抑制免疫细胞、调控间充质细胞和诱导血管生成来促进肿瘤的发生、发展和转移的调控机制,最后对靶向肿瘤微环境的免疫疗法进行了展望。     

肿瘤微环境中相关细胞的研究进展

肿瘤的微环境对肿瘤的发生,发展具有重要的意义。实体瘤中除肿瘤细胞外存在大量的非肿瘤细胞,如肿瘤闻质细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、免疫细胞、脂肪细胞等等,这一系列的细胞与肿瘤细胞相互作用,通过一系列的因子分泌而促使肿瘤的进一步的恶化,目前传统的抗肿瘤药物研究往往局限于肿瘤细胞本身而忽略了肿瘤周围的细胞作用,使得肿瘤久治不愈。将来的药物开发应该围绕肿瘤细胞为主体的同时,兼顾微环境中的其他细胞,多靶点治疗肿瘤,真正实现肿瘤的治愈。     

微米阵列结构聚合物薄膜的制备及其对细胞三维培养的影响

二维 (Two-dimensional,2D) 细胞实验模型是目前研究人类疾病的细胞过程和药物筛选的主流方法。然而,生物细胞的生长受到众多因素的影响,传统的2D细胞培养在精确再现三维组织内细胞的功能方面存在一些障碍。与2D细胞培养相比,三维 (Three-dimensional,3D) 细胞培养体系注重细胞间的接触及细胞-基质间的接触,更接近于生物体的生长环境,更适合于药物筛选、细胞培植等研究。文中通过纳米压印技术制备了不同结构微米阵列聚合物薄膜,并将其应用于293T细胞的培养,通过调节薄膜表面结构、表面接触角成功实现了对生物细胞生长形貌的调控。利用扫描电镜等方法,对比了聚合物薄膜不同微结构、不同表面润湿性对细胞生长形貌的影响,重点关注细胞团的形态变化。结果表明,细胞在亲水性10 μm柱形阵列薄膜上呈现三维生长状态,这种薄膜可能更适用于制备生物细胞3D培养基;疏水性3 μm柱形阵列薄膜适用于体积小、表皮硬的组织细胞的3D培养,对于体积较大的细胞效果差。另外,对于疏水性较强的薄膜,细胞倾向于球状生长,而亲水性较强的薄膜则易贴壁生长。研究结果为微结构薄膜在生物细胞3D培养方面的应用作了初步探索。     

肿瘤酸性微环境的研究进展

研究表明,肿瘤转移是恶性肿瘤的临床治疗失败的根本原因。肿瘤转移不仅取决于肿瘤细胞自身的特性,还涉及其与肿瘤酸性微环境之间的相互作用。肿瘤微环境构成非常复杂,可促进肿瘤的增生、转移、侵袭,以及逃避宿主免疫监视和治疗耐药性。肿瘤细胞的生存依赖于在酸性微环境条件下的适应,肿瘤细胞可以通过一些离子交换体维持酸性微环境,缺氧的肿瘤组织酸化可以释放蛋白酶如纤维蛋白酶及MMPs降解细胞外基质、上调VEGF基因表达促进肿瘤新生血管生成等促进肿瘤侵袭转移。近年来,影响肿瘤微环境的因素已经成为癌症研究领域中的新兴话题。     

肿瘤相关成纤维细胞与成纤维细胞活化蛋白在肿瘤免疫治疗中的研究进展

除了依赖于肿瘤细胞自身的恶性增殖以外,肿瘤的发生和发展还依赖于肿瘤细胞与肿瘤间质微环境的相互作用。肿瘤间质中存在的肿瘤相关成纤维细胞（tumor-associatedfibroblasts,TAF）能够诱导免疫抑制,是肿瘤免疫治疗中的一大障碍。在TAF上存在一种成纤维细胞激活蛋白（fibroblast activationprotein,FAP）,它在细胞表面发挥作用,是一种膜丝氨酸肽酶,是Ⅱ型丝氨酸蛋白酶家族成员之一,具有二肽肽酶及胶原酶活性,在肿瘤微环境中表达FAP的肿瘤相关成纤维细胞是最早被鉴定的一种肿瘤间质细胞类型。它由肿瘤问质中的成纤维细胞与癌细胞相互作用而活化,是肿瘤微环境中最主要的宿主细胞,具有促进肿瘤细胞生长、侵袭及免疫抑制的作用,而且基因组稳定不易耐药,有望成为肿瘤免疫治疗的新靶标。就靶向TAF和FAP在肿瘤免疫治疗中的研究做一综述,为基于肿瘤间质微环境的免疫治疗提供参考。     

肿瘤微环境中相关细胞的研究进展

肿瘤的微环境对肿瘤的发生,发展具有重要的意义。实体瘤中除肿瘤细胞外存在大量的非肿瘤细胞,如肿瘤间质细胞、成纤维细胞、血管内皮细胞、免疫细胞、脂肪细胞等等,这一系列的细胞与肿瘤细胞相互作用,通过一系列的因子分泌而促使肿瘤的进一步的恶化,目前传统的抗肿瘤药物研究往往局限于肿瘤细胞本身而忽略了肿瘤周围的细胞作用,使得肿瘤久治不愈。将来的药物开发应该围绕肿瘤细胞为主体的同时,兼顾微环境中的其他细胞,多靶点治疗肿瘤,真正实现肿瘤的治愈。     

炎症反应促进肿瘤的侵袭和转移的研究进展

恶性肿瘤严重威胁人类健康,其侵袭和转移是肿瘤患者死亡的重要原因。大量研究表明,肿瘤微环境对肿瘤细胞的侵袭和转移有着重要的作用。肿瘤细胞在肿瘤微环境中会受到多种因素的影响,其中炎症反应产生的多种炎症细胞、细胞因子等会为肿瘤细胞的恶性转化提供有利条件。