【摘 要】
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体内大多数细胞处于由其他细胞和周围细胞外基质组成的相对复杂的三维环境中,而细胞和细胞之间以及细胞和周围环境之间的相互关系更加复杂。目前,最常见的培养方式就是传统的二维细胞培养法,即在培养皿或者孔板之中培养细胞,通过复苏、传代与冻存等多种常规操作可以保证细胞的多种生长特性,而且这种方法操作方法简单,成本较低。但是这种方法也会使得细胞丢失一些在三维环境中所具有的特有的生长特性。所以在体外为细胞提供一个
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体内大多数细胞处于由其他细胞和周围细胞外基质组成的相对复杂的三维环境中,而细胞和细胞之间以及细胞和周围环境之间的相互关系更加复杂。目前,最常见的培养方式就是传统的二维细胞培养法,即在培养皿或者孔板之中培养细胞,通过复苏、传代与冻存等多种常规操作可以保证细胞的多种生长特性,而且这种方法操作方法简单,成本较低。但是这种方法也会使得细胞丢失一些在三维环境中所具有的特有的生长特性。所以在体外为细胞提供一个三维生长环境对于研究细胞众多行为至关重要。所谓三维培养就是由ECM和嵌入其中的细胞组成的人工环境,使细胞能够与周围细胞和细胞外微环境相互作用。与二维培养的细胞相比,三维培养的癌细胞在分化、增殖、基因表达等功能行为方面存在差异。越来越多的共识是,三维模型可以更加真实地再现微环境的关键方面,并提供了从二维模型中不可能或难以获得的更全面的信息。在细胞水平上,三维培养的细胞不仅受到来自ECM的刺激,还受到来自邻近细胞的刺激。在多细胞水平,三维培养提供了结构组织单元,如导管和血管。三维培养可以准确地再现活体组织的许多因素,包括细胞通讯、细胞与ECM的相互作用、ECM屏障。这一认识促使人们越来越多地使用三维培养技术来构建体外癌症模型。目前在体外研究癌细胞生长,迁移与侵袭等多种行为时,多细胞肿瘤椭球体模型是最具特征性、应用最广泛的肿瘤模型,即通过分析具有分层结构的三维癌细胞球的相关表现来进行相应癌症研究。在本文中主要就是在体外通过细胞静止悬浮培养法,添加适量Matrigel来帮助癌细胞在超低吸附96孔板中自聚集为三维的癌细胞球,形成的癌细胞球较为致密,形状较为规则,同时大小也可以控制,为体外研究癌细胞的生长提供了一个很好的平台。癌症的致命原因之一就是癌细胞的迁移与侵袭,为了研究癌细胞在体外三维环境中的侵袭行为,通过将癌细胞球接种到体外三维ECM环境中,观察癌细胞球侵袭行为之间的不同,并探究其造成差异性的原因。同时在三维环境添加与癌症侵袭相关的生长因子和药物,观察侵袭行为的变化。在本文中主要的工作包括以下三个方面:（1）三维癌细胞球的形成和细胞的培养。通过添加不同的物质来帮助乳腺癌细胞MDA-MB231-GFP细胞成球,通过比较选择成球效果较为致密,形状较为规则,培养时间可以持续一段时间的添加物,作为后续成球实验中的最佳成球条件,最后结论是在细胞悬浮液接种到超低吸附96孔板中,并在其中添加3.5%Matrigel所形成的癌细胞球效果最佳。（2）探究癌细胞球在不同的微环境之中的侵袭行为的不同。将癌细胞球接种到体外ECM之中,然后对比癌细胞球在三种不同的ECM环境中侵袭速度的差异,同时对于造成癌细胞球侵袭速度不同的原因进行了一定的解释,发现在细胞球在Collagen环境中侵袭速度最快,在Collagen与Matrigel混合环境中速度次之,在Matrigel环境中速度最慢,造成这种现象的原因就是胶原纤维可以帮助癌细胞球快速发生侵袭。（3）探究癌细胞球在有取向的胶原蛋白环境之中的侵袭情况。结合三维芯片,通过芯片的形状与尺寸控制胶原蛋白的取向,进而观察癌细胞球的侵袭情况,发现癌细胞球会沿着定向的胶原纤维发生侵袭。（4）探究药物对于癌细胞球侵袭行为的影响。通过在三维侵袭环境中添加生长因子和药物,观察癌细胞球侵袭行为的变化。实验发现EGF可以促进癌细胞球的侵袭,侵袭分支较多,侵袭面积较大;DDR1抑制剂7rh则在相应的浓度下会抑制癌细胞球的侵袭速度,使得癌细胞侵袭分支出现时间较晚,分支较少。而为了量化侵袭速度,还通过Matlab进行了一定的计算。
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