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三维（3D）细胞培养因其独特的优势已被应用于生物学的许多领域。作为3D系统的代表，3D肿瘤球体可以增进对实体瘤的理解，并促进更精确的药物筛选。然而，肿瘤球体的大小通常为100至500µm，不会超过1000μm，这可能无法准确反映体内实体瘤的物理尺寸。近年来，3D球体被用作组织构建的构建块，通过操纵或堆叠肿瘤球体来组装更大的肿瘤聚集体。

近日，西南大学材料与能源学院余玲等通过配对和融合具有相似和不同细胞密度和培养时间的球体，系统地研究了来自异质结构不同位点的细胞的融合过程动力学和运动性。共聚焦显微镜和组织学染色表征了球体内增殖区和坏死区对融合的影响。通过分析球体内的基因表达、细胞骨架染色和活性氧(ROS)水平，研究了球体融合背后的驱动力。相关工作以“The influence of spheroid maturity on fusion dynamics and micro-tissue assembly in 3D tumor models”题为发表在了《Biofabrication》上。

图1 研究过程示意图

研究人员在细胞接种的第三天开始测量球体面积和中央暗区，根据球体的生长持续时间和初始细胞数量来定义球体的“成熟度”，并使用这些参数对球体进行分类。然后培养以不同成熟度为特征的前列腺癌细胞系DU145球体，以研究肿瘤球体融合的动力学。

图2 细胞球表征

在凹形琼脂糖微孔中共培养两个具有相同成熟度的球体，结果显示，3×103个细胞/球体3×103个细胞/球体48h后形成近圆形融合体，1×104个细胞/球体形成椭圆形融合体，2×104个细胞/球体形成椭圆形融合体。104个细胞/球体形成哑铃状结构。使用培养不同持续时间（3、7和14天）的球体（1×104细胞/球体）进行进一步的实验。与年轻球体之间的融合（培养3和7d）相比，老球体（培养14d）的融合在接触角、接触长度和亮区与暗区的比率方面显示出最小的变化，表明减少了细胞活性和融合过程的有限参与。

图3 不同成熟度DU145球体的融合

此外，该工作进一步研究了球体融合的驱动力，总的来说年轻球体的粗糙表面为球体与球体的接触和融合提供了更多的接触面积，并且较高水平的MMP-3和CDH-2使年轻球体中的细胞能够运动，从而驱动融合过程。

图4球体融合驱动力探究

进一步地，研究人员将三个不同成熟度的球体放在一起以了解异构架构在确定组合的整体复杂结构方面的影响。结果表明，较老的球体融合表现出更强的耐药性，而将老的球体与年轻的球体融合则更容易受到药物攻击。

图5融合球体耐药性评价

总体而言，这项研究提供了对影响融合过程的因素的全面评价，为组织工程调控和癌症治疗提供了见解。

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