肿瘤的表现是基于微环境和肿瘤细胞之间的相互作用序列的复杂过程。肿瘤微环境在肿瘤发生,生长,耐药和转移中起着重要作用。因此,确定肿瘤微环境与肿瘤细胞之间的相互作用是癌症治疗的主要解决方案。巨噬细胞和血管生成是肿瘤微环境中重要的主要作用。有令人信服的临床和实验证据表明巨噬细胞可促进癌症的发生和恶性进展。在肿瘤开始期间,它们产生诱变的炎性环境并促进生长。随着肿瘤进展为恶性肿瘤,巨噬细胞刺激血管生成,增强肿瘤细胞迁移和侵袭,并抑制抗肿瘤免疫。在转移部位,巨噬细胞为肿瘤细胞的到达准备靶组织,然后不同的巨噬细胞亚群促进肿瘤细胞外渗,存活和随后的生长。巨噬细胞的专门亚群可能代表重要的新治疗靶点。巨噬细胞是先天防御机制的基本组成部分,其可通过诱导T细胞募集和激活来促进特异性免疫。尽管如此,它们在肿瘤微环境中的存在与增强的肿瘤进展相关并且显示出促进癌细胞生长和扩散,血管生成和免疫抑制。巨噬细胞在癌症中的这种自相矛盾的作用在其功能可塑性中找到了解释,这可能导致正或反肿瘤功能的极化表达。设定其表型的关键参与者是巨噬细胞暴露于其中的微环境信号,其选择性地在包含M1和M2极值的功能谱内调节它们的功能。大多数关于与内皮细胞和肿瘤细胞共培养的研究主要集中在从肿瘤细胞到血管形成的刺激和血管生成相关因子的表达,但对血管内皮细胞对肿瘤细胞的恶性影响知之甚少,二维水平。为了模拟肿瘤/内皮细胞相互作用,巨噬细胞在肿瘤部位中提供促炎症和抗炎信号传导起着至关重要的作用。本论文使用了乳腺癌细胞(4T1)和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)和THP-1细胞的共培养系统。我们使用生物材料包括海藻酸钠,明胶,壳聚糖和透明质酸,聚乙二醇(PEG)来制造水凝胶。我们构建了肿瘤微环境的简化三维(3D)模型。越来越多的文献认为,使用二维(2D)培养系统筛查肿瘤药物无法准确预测临床活性药物的作用。癌症干细胞和正常干细胞有许多相似的信号通路,因此我们可以模拟干细胞微环境来选择低分化肿瘤干细胞。由于其独特的性质,水凝胶广泛用于三维细胞培养。我们使用水凝胶模拟干细胞的微环境来选择和富集癌症干细胞。我们探讨了固定化细胞因子,弹性模量和透明质酸浓度的筛选效率,最后通过评估菌落数和直径获得了最佳系统。在本研究中,我们考虑了许多因素,包括细胞百分比,总数,不同的培养方法和共培养系统中的环境。通过对肿瘤细胞生长的分析,我们在三维环境中建立了适合4T1与HUVECs和THP1的共培养体系。我们主要研究了内皮细胞在干细胞特性(CD44,CD24),侵袭性迁移能力(MMP9)和多药耐药性(MDR1)方面对肿瘤细胞的反应。由于其模拟肿瘤微环境的能力,本研究中使用的3D系统对于进一步研究术后复发和转移的机制至关重要。在共培养和对照系统后,巨噬细胞和内皮细胞基因表达的差异也有分析。对于内皮细胞,在与肿瘤细胞和对照培养基共培养后检查VEGF-α和VEGF-b基因表达。这两个因素负责血管生成,这两个因素通过与肿瘤细胞的共培养系统比对照培养系统上调。并且CCK细胞活力测试也显示共培养组的存活率高于对照组。分析与巨噬细胞的共培养。分析CD206和CD197的基因表达。在共培养系统中,CD206和CD197比对照组上调。我们还鉴定了正常癌细胞表现出高度上调的基因表达,高生长动力学率,接触共培养中的高耐药性和癌症干细胞表现出高度上调的基因表达,高生长率,非接触共培养中的高耐药性系统。在3D培养系统中,细胞的生物学特性,细胞形态和信号转导更接近活组织的生物学特性。有力证据表明,3D原代培养更能代表体内肿瘤的特征,包括缺氧,抗凋亡特征,干性维持和耐药性。我们开发了不同的共培养模型来研究微环境对癌细胞和癌症干细胞的影响。我们观察到微环境细胞对4T1癌细胞和癌症干细胞的进展和生长的显着影响以及肿瘤细胞标志物如MMP9,MDR1和CD44以及癌症干细胞的mRNA标志物的表达的增加。这些结果使我们得出结论,内皮细胞和巨噬细胞负责促进4T1细胞和4T1-CSC的自我更新能力,侵袭和耐药性。3D共培养中的效果比2D共培养系统更显着,进一步表明3D系统可以更好地模拟体内环境。微环境细胞是肿瘤复发的一个因素的结论为癌症治疗和研究的新方法铺平了道路。基于这些发现,微环境细胞参与了乳腺癌的复发和转移。微环境中细胞调节乳腺癌转移的分子机制将成为未来工作的主题。目前的研究提供了癌症复发和转移复杂性的见解,以及进一步了解这一过程的机会。最小的残留癌细胞代表了癌症生物学的一个新的和具有挑战性的领域,由于相关的转移风险需要进行探索。我们认识到肿瘤微环境是复杂的,但我们的简化模型成功地用于研究内皮细胞,巨噬细胞和乳腺肿瘤细胞之间的关系,因为原发肿瘤由微环境喂养。因此,我们推测肿瘤微环境中的细胞也是人乳腺癌转移进展的驱动因素。