三维培养技术比较分析及新型SW48D模型构建：推动结直肠癌研究的前临床模型革新

本研究针对结直肠癌(CRC)研究中三维(3D)培养模型标准化不足的难题，系统比较了多种3D培养技术对8种CRC细胞系多细胞肿瘤球体(MCTS)形态的影响，并成功开发了首个SW48细胞紧凑球体模型。研究人员通过优化培养条件（包括抗粘附处理与基质添加），显著降低了实验成本，同时揭示了肿瘤-基质相互作用机制，为药物筛选提供了更可靠的体外模型。

　　

在对抗全球第三大高发癌症——结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)的征途中，科学家们始终面临着一个关键瓶颈：传统二维(2D)培养的癌细胞就像温室里的花朵，失去了真实肿瘤组织的复杂架构和微环境互作。这种"扁平化"的模型导致高达90%的抗癌药物在临床前研究中表现优异，却在人体试验阶段折戟沉沙。更令人忧心的是，尽管三维(3D)培养技术被公认为更接近体内真实情况，但超过80%的研究人员因成本和技术障碍仍坚守传统的2D培养方法。

来自西班牙Germans Trias i Pujol研究所（IGTP）的Carlos Mateos-Sanchez团队在《Scientific Reports》发表的重要研究，犹如为这一困境投下一束曙光。研究人员系统比较了琼脂糖覆盖、悬滴培养和U型底板等不同3D培养技术对8种常用CRC细胞系（包括DLD1、HCT116等）多细胞肿瘤球体(Multicellular Tumor Spheroids, MCTS)形成的影响，并突破性地建立了首个SW48细胞紧凑球体模型。这项研究不仅为CRC研究提供了标准化方案，更通过创新的抗粘附处理方法，将3D培养成本降低至传统方法的十分之一。

研究团队采用的核心技术方法包括：通过STR分析和支原体检测确保细胞质量；比较液体覆盖、悬滴和U型板三种MCTS生成技术；测试甲基纤维素、基质胶(Matrigel)和I型胶原三种细胞外基质(ECM)添加剂；开发新型抗粘附处理方案；结合自动图像分析(ImageJ)和流式细胞术定量评估球体形态与细胞活力；建立CRC细胞与结肠成纤维细胞(CCD-18Co)共培养系统。

【Morphological analysis of CRC MCTSs generated by different techniques】
研究发现不同培养技术显著影响MCTS形态：在U型底板中，DLD1、HCT116等细胞可自发形成紧凑球体，而SW48在所有传统条件下仅形成松散聚集体。添加2.5%基质胶或25μg/mL I型胶原能使LS174T、SW480等"难成型"细胞系形成紧凑结构，而甲基纤维素仅增加培养基粘度却不改善球体紧实度。特别值得注意的是，DLD1细胞在基质胶中形成了独特的伸长形态，这在同源的HCT8细胞中却未出现，提示基因突变之外的转录调控可能影响3D形态。

【Evaluation of CRC spheroids proliferation in long-term cultures】
长达7天的培养观察显示，所有细胞系的MCTS保持持续增殖能力，体积增长达300-400%。SW480细胞表现出特殊的生长动力学——需要48小时达到最大紧实度，这为不同细胞系定制培养方案提供了重要参考。

【Effect of culture matrix on MCTS cell viability】
与传统认知不同，细胞死亡率(<15%)在3D与2D培养间无显著差异，且死亡细胞均匀分布而非集中于球体核心。这一发现修正了"3D培养因营养梯度导致核心坏死"的固有观念，对实验设计具有重要指导意义。

【Development of a novel compact SW48 spheroid model】
最具突破性的成果是针对SW48细胞开发的"抗粘附处理+基质胶/I型胶原"方案，首次实现该细胞系紧凑球体培养。这种在常规SARSTEDT U型板（经STEMCELL抗粘附溶液处理）中建立的模型，成本仅为专用细胞排斥板的十分之一，为高通量筛选扫清了经济障碍。

【Effect of co-culture with colonic fibroblasts on the morphological characteristics of CRC MCTS】
共培养实验揭示成纤维细胞对MCTS结构的调控作用：在DLD1和HCT116中，CCD-18Co成纤维细胞形成中央聚集；而在LS174T和SW480中则呈多灶性分布。定量分析显示成纤维细胞使LS174T球体紧实度从94.8%提升至99.8%，显著改善了这些细胞系的3D结构完整性。

这项研究的意义远超出技术优化层面。首先，它建立了首个可重复的SW48 3D模型，填补了CRC研究工具的重要空白；其次，通过验证常规培养板经抗粘附处理后与专用板的等效性，大幅降低了3D研究门槛；再者，揭示的成纤维细胞-肿瘤细胞空间互作规律，为靶向肿瘤微环境的治疗策略提供了新思路。特别值得关注的是，DLD1在基质胶中形成的独特伸长结构，可能成为研究肿瘤侵袭机制的理想模型。

正如研究者强调的，这项工作的真正价值在于"促进3D模型的广泛采用，减少动物实验，符合3R原则（替代、减少、优化）"。随着个性化医疗时代来临，这种经济、可靠且可扩展的3D培养体系，或将成为连接基础研究与临床应用的桥梁，加速抗癌药物的开发进程。未来，整合更多微环境组分（如免疫细胞、血管内皮细胞）的"超级癌症模型"，有望进一步缩小体外与体内研究的鸿沟。