用于评估肿瘤基质微环境中癌症侵袭性的3D体外共培养盘

《In vitro models》：3D in vitro co-culture disc for assessing cancer invasiveness in the tumor stroma microenvironment

3D共培养系统通过胶原凝胶和成纤维细胞构建稳定基质环境，实现沿Z轴的侵袭深度定量分析，并验证TGF-β1对基质激活和癌细胞侵袭的协同促进作用。

　　

摘要

目的

癌细胞侵入基质是肿瘤进展的关键步骤，然而许多体外模型无法再现基质的结构，也无法沿厚度（Z轴）维度进行定量分析。本研究旨在开发一种简单的3D共培养盘系统，该系统能够保持富含成纤维细胞的凝胶状态且不会收缩，并能够对上皮癌细胞的侵袭进行定量评估。

方法

使用一个带有中心开口的薄塑料盘来支撑含有正常人肺成纤维细胞（NHLFs）的胶原凝胶。将非癌性细胞系MCF-10 A以及具有不同侵袭能力的癌细胞系（MCF-7、MDA-MB-231）接种在凝胶表面。通过荧光标记和共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）来检测凝胶的收缩情况、成纤维细胞的形态以及细胞的侵袭深度。还施加了转化生长因子-β1（TGF-β1）以测试细胞对环境刺激的反应性。

结果

富含成纤维细胞的凝胶沿Z轴发生单轴收缩，但在盘内保持横向稳定性，从而实现长期共培养。癌细胞表现出不同的侵袭特征，其中MDA-MB-231的侵袭深度明显大于MCF-10 A或MCF-7。侵袭细胞经常聚集在αSMA高表达的肌成纤维细胞附近。TGF-β处理增强了成纤维细胞的收缩能力，并进一步促进了癌细胞的侵袭，表明该系统能够定量检测基质的激活状态和促进侵袭的信号。

结论

这种基于盘的3D共培养系统为量化癌细胞侵袭和成纤维细胞激活提供了一个简单且生理相关的平台。通过支持富含成纤维细胞的基质环境、解析Z轴方向的侵袭过程以及响应TGF-β等外部刺激，该系统为研究肿瘤与基质之间的相互作用提供了实用的工具，未来可能适用于患者来源的细胞研究。