基于3D肿瘤微环境模型的植物提取物抑制癌症相关成纤维细胞生成及其抗肿瘤机制研究

《Cancer Cell International》：Petiveria alliacea and Caesalpinia spinosa extracts reduce the generation of cancer-associated fibroblasts in a 3D platform representative of the tumor microenvironment

本研究针对肿瘤微环境(TME)中癌症相关成纤维细胞(CAF)促进肿瘤进展的难题，通过构建4T1/3T3细胞3D共培养球体模型，首次发现Petiveria alliacea(Anamu-SC)和Caesalpinia spinosa(P2Et)提取物可逆转CAF表型转化，降低肿瘤细胞迁移能力。该研究为靶向TME的天然药物开发提供了新策略。

　　

肿瘤微环境(TME)如同肿瘤生长的"土壤"，其中癌症相关成纤维细胞(CAF)是关键的"园丁"，通过分泌细胞因子和重塑细胞外基质促进肿瘤恶化。然而，传统二维(2D)培养无法模拟CAF与肿瘤细胞的复杂相互作用，且现有靶向CAF的疗法效果有限。来自哥伦比亚的研究团队在《Cancer Cell International》发表创新研究，利用3D球体模型破解植物提取物调控TME的机制。

研究团队采用超低吸附培养法构建4T1乳腺癌细胞与3T3成纤维细胞的3D共培养球体(TME-spheroid)，通过流式细胞术(CD44/CD24标记和CFSE追踪)区分细胞亚群，结合共聚焦显微镜观察空间分布。采用2-NBDG探针检测葡萄糖摄取，RT-qPCR分析TGF-β、IL-6等基因表达，并通过划痕实验评估细胞迁移能力。测试了标准化的P2Et(含30.74%没食子酸)和超临界提取的Anamu-SC(含二苄基二硫化物)在亚细胞毒性浓度下的干预效果。

3T3和4T1细胞形成异质性球体
通过液体覆盖技术构建的3D球体显示，4T1单培养球体表面光滑，而3T3单培养呈松散聚集。共培养球体(4T1:3T3比例为3:1至1:3)兼具两者特征，流式细胞术证实CD44⁺/CD24^-的3T3与CD44⁺/CD24⁺的4T1细胞共存。

TME球体重现CAF激活过程
共培养48小时后，3T3细胞出现典型CAF特征：葡萄糖摄取增加2.5倍(P<0.01)，Caveolin-1表达降低40%，IL-6 mRNA水平升高3倍。这种代谢和表型变化与4T1细胞数量呈正相关。

TME球体来源细胞迁移能力增强
划痕实验显示，1:1共培养组24小时伤口闭合率达85%，显著高于单培养组(45%)，证实CAF促进肿瘤细胞迁移。

植物提取物逆转CAF激活
Anamu-SC(62.5μg/mL)使3T3球体存活率提升至90%，并显著上调Caveolin-1表达(P<0.01)。P2Et(26.05μg/mL)使共培养的3T3细胞葡萄糖摄取恢复至基线水平。两种提取物均能抑制伤口闭合率约50%，转录组分析显示其通过非TGF-β依赖途径下调ZEB1和TWIST1等EMT(上皮-间质转化)相关基因。

该研究创新性地证明：1）3D球体能自发诱导CAF转化，模拟TME动态过程；2）Anamu-SC通过维持Caveolin-1表达抑制CAF转化，P2Et通过抗氧化作用干扰代谢耦合；3）两种提取物协同靶向"CAF-肿瘤细胞"双向调控网络。这为开发基于天然产物的TME调节剂提供了新思路，其3D筛选平台可推广至其他肿瘤类型的研究。值得注意的是，Anamu-SC对线粒体功能(β-F1-ATPase)的抑制作用提示其"双刃剑"特性——在杀伤肿瘤细胞的同时保护正常基质细胞，这种选择性毒性机制值得深入探索。