三維細胞培養由于其獨特的優勢已應用于生物學的許多領域。三維腫瘤球狀體是一種體外自組裝的結構，與實體腫瘤的結構非常相似，在促進我們對實體腫瘤的理解和促進更精確的藥物篩選和分析方面具有巨大的潛力。然而，腫瘤球狀體的大小通常在100到500μm之間。它不會超過1000μm，這不能準確地反映體內實體腫瘤的物理尺寸。

       為了解決以上問題，來自西南大學材料與能源學院的余玲教授團隊，通過操縱腫瘤球狀體融合促進形成了更大的、宏觀的組織，研究了球狀體融合過程中分布在球狀體內不同位置細胞的行為及其機制。研究論文發表在國際期刊Biofabrication上，標題為“The influence of spheroid maturity on fusion dynamics and micro-tissue assembly in 3D tumor models”。

       余玲教授團隊通過生成不同成熟度或年齡的球狀體進行融合以組裝微腫瘤組織，研究了球狀體融合過程的動力學、細胞分布在不同異構結構部位的運動性以及它們的活性氧分布。研究發現球狀體壞死的核心越大，融合速率就越慢。在融合過程中，移動的細胞主要分布在球狀體的表面。除微絲分布密集，微管含量低外，融合部位的活性氧含量較高，而非融合部位的活性氧含量則相反。最后，將不同成熟度的多球狀體融合到復雜的微組織中，模擬實體腫瘤，并評價阿霉素的抗腫瘤療效。

       在本次研究中，瑞明生物的活細胞成像和單細胞分析均發揮了巨大作用：

       1.使用活細胞智能監測系統對兩個球狀體的融合過程進行監測，利用延時圖像測量了球狀體之間的接觸角、接觸長度和融合球體長度。在融合過程中，球狀體之間的接觸角增加，接觸長度增加，融合球體長度持續減少。

       2.使用單細胞分析系統測量diI標記的球狀體融合后不同區域的熒光分布，并測量融合體不同區域的ROS水平，融合區的熒光強度大于非融合區，表明融合區域發生了氧化應激。

圖一.示意圖

(A)球狀體的形成和融合的過程。(B)球狀體的成熟度定義。(C)球狀體融合過程中的代表性參數。(D)單細胞光學檢測過程示意圖。

圖二.在瓊脂糖微孔中生長的球狀體的特征(活細胞成像）

DU 145球狀體的(A)形態學。比例尺= 100μm。(B)由3×103、1×104和2×104細胞形成的球狀體的整體區和暗區。(C)暗區與球狀體面積的比值。(D)不同成熟度的DU 145球狀體的組織化學檢測。比例尺= 50μm。

(A)單細胞檢測DiI標記細胞的分布。(a)DiI標記的年輕（3×103，3日齡）球狀體和年老的（2×104，10日齡）球狀體在24小時融合后形成的融合體圖像。(b)位于融合球體不同區域的光纖探頭。(c)融合球體不同區域的光子計數。

圖四.球狀體融合的潛在驅動力（單細胞分析）

（D）年輕和年老的球狀體形成融合體的細胞骨架共聚焦圖像。(E)相同成熟度3×103，3日齡(a)、2×104，10日齡(b)、不同成熟度3×103，3日齡+2×104，10日齡(b)形成的融合體的ROS水平。

參考文獻：

The influence of spheroid maturity on fusion dynamics and micro-tissue assembly in 3D tumor models

Pan R, Lin C, Yang X, Xie Y, Gao L, Yu L.

Biofabrication. 2024.

DOI: 10.1088/1758-5090/ad4392.

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