多细胞球(MCSs)模型作为二维细胞培养模型和动物模型的补充，其重要性已得到公认。虽然这种模型在肿瘤药物筛选中已经被广泛应用，但最近的研究也表明，传统通过抗细胞粘附强制聚集产生多细胞球的方法仍然存在局限性，多细胞球形成过程中的高坏死/凋亡率和有限的细胞系适用性限制了其应用。研究表明，这主要是由于缺乏来细胞外基质的物理刺激。自组织是胚胎发育和组织形成的一个基本特征，由于这一过程受细胞微环境的影响很大，基质的生物物理因素可以通过自组织的形式调节多细胞球的形成以及所形成多细胞球的组学特征，从而为利用这一概念开发具有高度肿瘤组织相似性的三维肿瘤细胞模型，为体外评估新型药物和治疗技术提供启示。
近日，南京医科大学胡克副教授与俞婷婷博士提出一种基于具有可调控的弹性模量、应力松弛和细胞粘附特性的水凝胶作为培养基质构建肿瘤多细胞球模型的方法，其灵感来自于此前一系列应用水凝胶作为三维细胞培养基质进行信号通路调节研究和新型肿瘤治疗策略体外评估的经验。该方法有以下几个优点：1.提供了具有适当力学性能和细胞粘附能力的水凝胶基质，可以在细胞培养过程中保持细胞的活力；2.细胞通过自组织在水凝胶上自发形成多细胞球体，这是一种更接近体内的方式；3.在水凝胶上形成的多细胞结构（球体/单层）可以通过改变材料的力学特性进行调节，这为研究多细胞球生成机制和细胞自组织机制提供了一个新平台。基于此平台和前期与烯旺新材料科技股份有限公司的合作，首次报道了石墨烯器件产生的远红外和临床药物的联合治疗效果对于结直肠肿瘤多细胞球具有明显的协同治疗效果，为其后续临床应用奠定了基础。
论文信息：
Self-Organization Formation of Multicellular Spheroids Mediated by Mechanically Tunable Hydrogel Platform:Towards Revealing the Synergy of Chemo- and Noninvasive Photothermal Therapy against Colon Microtumor
Yi Zhang, Zhao-bin Guo, Yu-min Nie, Guan-ping Feng, Man-jiao Deng, Yi-min Hu, Hui-jie Zhang, Yin-yi Zhao, Yi-wei Feng, Ting-ting Yu*, Ke Hu*
Macromolecular Bioscience
DOI: 10.1002/mabi.202100498
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