【摘 要】
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传统的二维（2D）培养系统由于缺乏细胞间的相互作用（细胞-细胞和细胞-细胞外基质）,这种培养方式不能模拟真实的细胞微环境。三维（3D）培养增强了细胞的生理形态和功能,提供了对组织和器官的更深层次的见解。越来越多的证据表明,在3D系统中培养的细胞与在2D系统中培养的细胞行为不同。3D培养与2D培养相比,细胞对内源性和外源性刺激（如温度、p H值、体内营养物质的吸收、运输和浓度的变化）的反应更为敏感。
【基金项目】
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北京市新星计划项目（Z211100002121031）； 国家自然科学基金（12105312,31971294）；
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传统的二维（2D）培养系统由于缺乏细胞间的相互作用（细胞-细胞和细胞-细胞外基质）,这种培养方式不能模拟真实的细胞微环境。三维（3D）培养增强了细胞的生理形态和功能,提供了对组织和器官的更深层次的见解。越来越多的证据表明,在3D系统中培养的细胞与在2D系统中培养的细胞行为不同。3D培养与2D培养相比,细胞对内源性和外源性刺激（如温度、p H值、体内营养物质的吸收、运输和浓度的变化）的反应更为敏感。由此,本研究利用3D培养技术,研究富勒醇纳米颗粒（fullerenol nanoparticle,FNP）的新型生物效应,并探讨其药用价值。主要分为两部分:（1）FNP抑制肿瘤干细胞的研究:肿瘤干细胞（CSCs）是肿瘤细胞的一个亚群,它与肿瘤的起始和发展相关。CSCs是恶性肿瘤中所有肿瘤细胞的来源并且是导致产生耐药性和肿瘤转移的原因。在本研究中,我们使用3D细胞培养成功培养出富含肿瘤干细胞的MCF-7肿瘤细胞球。FNP处理肿瘤球后,肿瘤球中干细胞（CD44+CD24-）的比例显著下降,降低了肿瘤球的二次成球能力。对肿瘤球中细胞进行分析,FNP降低了MCF-7肿瘤干细胞“干性”相关基因的表达,并阻滞了细胞周期使细胞周期停滞在G0/G1期。在裸鼠的成瘤实验中,经过FNP处理的细胞球成瘤能力明显下降。这项研究表明FNP可以降低肿瘤干细胞的比例,阻滞细胞周期,抑制增殖,降低肿瘤干细胞的成瘤能力。（2）FNP诱导CRT（Calreticulin）暴露的药物敏感性研究:在之前的研究中,我们发现FNP可以诱导多种肿瘤细胞的CRT暴露,但在MCF-7细胞中并没有响应。我们以MCF-7细胞为模型细胞,三维培养条件下重新评价了FNP诱导MCF-7细胞CRT暴露的活性和功能。结果表明FNP可以诱导3D培养条件下肿瘤球中MCF-7细胞的CRT暴露,并伴随着钙离子流出且CRT总的表达水平没有发生变化。随着肿瘤细胞表面CRT的暴露,在体外吞噬和体内吞噬实验中,MCF-7肿瘤细胞被巨噬细胞所吞噬。而FNP与抗CD47抗体联用后,巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬效果进一步提高。这项研究表明3D培养增加了FNP诱导MCF-7细胞CRT暴露的活性,从而增强巨噬细胞介导的程序性细胞清除。联合CD47m Ab,能进一步提升巨噬细胞的免疫清除能力。综上所述,本工作不仅表明3D培养可以增强FNP对MCF-7肿瘤细胞的敏感性和抑制肿瘤干细胞的增殖,更重要的是提示我们需要建立新型3D培养系统进行纳米药物的有效性相关评价。
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