癌症被认为是最致命的疾病之一。癌症的致命特征是它的转移潜力。继发性转移部位的选择不是随机发生的。通常，在大多数情况下，转移过程的初始化可能是遗传或表观遗传触发的结果。此外，由肿瘤微环境（TME）辅助的兼容生态位，信号通路突变、抑制机制、逃避免疫系统调控等所有这些都全面辅助癌症继发部位肿瘤的细胞转移和生长。在整个过程中，涉及到许多分子机制和信号级联，为了更好更深入的了解，印度古吉拉特中央大学生命科学学院生物材料与仿生学实验室在此研究中进行了更为详细的阐述。文章为《Molecular insights of metastasis and cancer progression derived using 3D cancer spheroid co-culture in vitro platform. Crit Rev Oncol Hematol》。
癌症转移的机制主要包括6个步骤：1）侵袭和迁移，2）血管生成和内渗，3）循环过程中宿主防御机制的存活，4）外渗，5）定植和6）继发性肿瘤的进展。这些步骤如下图1 所示。
图1 示意图描述了转移过程中涉及的阶段：入侵和迁移、血管生成、内渗、宿主防御和存活、外渗、次要部位的定植。在转移过程中，有许多促进转移过程的间质和肿瘤相关细胞。
体外培养方法，如共培养，涉及使用两种或多种细胞类型一起生长或一起培养，可用于多种目的的实验。据报道，共培养技术可用于研究耐药性自分泌和旁分泌信号传导、细胞间相互作用、细胞迁移和微环境的影响。当在共培养条件下生长时，癌细胞的表现也不同。直接共培养，涉及一种细胞在另一种细胞形成的单层细胞上生长（如图2A-II）。3D 球状体通过混合两种不同类型的细胞形成（如图2 C），一种细胞类型形成单层，而另一种细胞类型在其上形成球状体。间接共培养可细分为使用条件培养基培养或 transwell 系统培养。在涉及条件培养基的共培养中，两种不同的细胞类型分别生长，并使用一种细胞类型的条件培养基来研究其对另一种细胞类型的影响（如图2 B-II ）。基于 Transwell 的共培养（如图2 I 、III ）包括一个具有限定孔径膜的腔室，其中一种细胞类型在底部腔室中生长，而另一种细胞类型在半透膜上的上部腔室中生长。
图2 不同共培养方法的示意图。(a) (i) 单层细胞培养 (ii) 一种以上细胞类型的直接共培养。(b) (i) transwell 上室的球体培养 (ii) 源自一种细胞类型的条件培养基处理另一种细胞类型 (iii) transwell 上室的球体培养物与下室另一种类型的细胞间接共培养(c) (i) 基于支架的球体形成和没有支架的球体形成 (ii) 球体细胞直接与另一种细胞共培养，以及癌细胞与基质细胞的球体共培养。
为了癌症生物学研究的进步，二维（2D）细胞培养的局限性导致了三维（3D）细胞培养系统的产生。通过多种研究发现，3D 细胞培养使癌细胞在生理条件下的细胞形貌、基因表达、代谢、信号传导等方面都与癌细胞相似。3D 球体培养在空间组织、生理特征、微环境因素和体内微肿瘤的分子蓝图方面已成为最接近体内微肿瘤的体外模型。因此，3D 球体通过模拟各个方面再现了实体肿瘤的节点结构。此外，它还可以模拟单层培养无法再现的体内肿瘤中的营养梯度。研究表明，3D 癌症球体的共培养在研究血管化/血管生成、细胞侵袭、迁移、上皮细胞-间充质转化（EMT）、逃避宿主防御、次要部位的骨转移、癌症干细胞（CSCs）在癌症进展中的作用、外泌体在转移中的作用等方面可以提供相关的体外条件。在过去的几十年中，体外癌症球体培养的进步已经提升到癌症球体共培养的先进水平。球体共培养技术正在成为首选，尤其是在科学界。在基于转化的癌症研究中寻找分子机制和治疗靶点，癌症球体共培养研究具有巨大的潜力。球体共培养的优势，如同异源细胞间相互串扰、细胞 ECM 相互作用、细胞形态等分子机制，被发现与生理条件下观察到的一致。这使其成为比单层细胞培养更理想的体外技术。
参考文献：Modi U, Makwana P, Vasita R. Molecular insights of metastasis and cancer progression derived using 3D cancer spheroid co-culture in vitro platform. Crit Rev Oncol Hematol. 2021 Dec;168:103511. doi: 10.1016/j.critrevonc.2021.103511. Epub 2021 Nov 2. PMID: 34740822.
原文链接：https://pubmed-ncbi-nlm-nih-gov.proxy.library.carleton.ca/34740822/小编旨在分享、学习、交流生物科学等领域的研究进展。如有侵权或引文不当请联系小编修正。如有任何的想法以及建议，欢迎联系小编。感谢各位的浏览以及关注！