振系统、 声学生物传感器系统和采用量热法、电活性变化的系统）或者（ii)上述监测分析法的任何 组合。分化细胞可以是任何细胞、细胞类型或细胞培养衍生的细胞或衍生自特定组织的细 胞。这里，所施加的原料药可触发重编程过程。
[0023] 根据细胞细胞生长动力学和活性，所述方法可用于分析就所施加原料药而言 的干细胞分化成分化细胞，其包括以下任一方式：（i)以下选定组：代谢活性（利用 Alamar Blue? )、流式细胞术、缺氧和血管生成标记物、核糖核酸（RNA)水平、蛋白质表达 水平、质谱分析、DNA含量、蛋白质定量、细胞计数、基于图像的分析和免疫组织化学或者 (ii)上述监测分析法的任何组合。这里，所施加的原料药可触发分化过程。
[0024] 附图简沐
[0025] 从下文给定的图示和实例，本发明的其它方面和细节将显而易见，其显示：
[0026] 图1 :展示三维基质中的结肠癌细胞（HCT 116)的细胞集落谱（profiling)和缺 氧状态的图表和图像；
[0027] 图2 :展示确定三维生理微环境和传统二维单层培养的药物治疗时间表的示意 图；
[0028] 图3 :利用图2中确定的药物治疗时间表比较以二维相对于三维方式筛选药物的 图表；
[0029] 图4 :展示确定"早期"和"晚期"治疗后的剂量依赖性药物疗效谱的图表和图像；
[0030] 图5 :比较治疗结束后立即和无药物期后测量的药物活性疗效的图表；
[0031 ] 图6 :概述5-氟尿嘧啶抗生长在三维环境和传统2D细胞培养模型中的HCT 116细 胞集落的药物疗效的表格；
[0032] 图7 :展示结肠癌细胞（HCT 116)的二维生长的图表；
[0033] 图8 :展示比较结肠癌细胞、胰腺癌细胞和卵巢癌细胞的缺氧标记物在三维环境 中的各自生长和基因表达谱的图表和图像；
[0034] 图9 :展示具有独立治疗时间表的二维和三维细胞培养物的生长谱的图表；
[0035] 图10 :展示用吉西他滨（Gemcitabine)治疗的胰腺癌细胞的图表：比较在治疗结 束后立即和4天与7天无药物恢复期后测量药物活性。
【具体实施方式】
[0036] 图1展示结肠癌细胞（HCT 116)在无药物治疗的三维生理微环境中的生长谱。 在A)中，当以单细胞封装时，细胞生长成细胞集落或模拟迷你肿瘤的癌球状体。球状体尺 寸随着时间推移而增加。左图展示基于图像的分析，其表示为量化不同时间点形成的球状 体尺寸分布的柱状图。癌细胞的球状体直径大小从生长第4天的35 μ m增加到第21天的 155 μπι。右图显示生长中的癌细胞基于荧光钙黄绿素的活性染色图像。B)中展示癌细胞球 状体在三维基质中的生长动力学。所述图描绘了通过Alamar Blue馨得到的代谢活性和通 过流式细胞术得到的细胞计数，两个都是在最优分析条件下进行，结果显示类似的细胞生 长谱，它们的特征是细胞生长动力学起初快速，随后平缓。在C)中，针对活细胞用钙黄绿素 (绿色）给细胞球状体染色，并针对缺氧条件下的细胞用hypoxisense (红色）进行染色。 在这个癌细胞系中，从培养过程中的约第14天开始观察到以红色标识的缺氧（通常在细胞 球状体的中央）。为在灰度形象化，染色呈红色的球状体以虚线圆注明。染色为红色的区域 在球状体的中央最强。
[0037] 在本发明中，癌细胞谱化是关键步骤，因为它允许识别並研究癌细胞球状体在不 同生长时间点时的生理特性（例如，缺氧）。重要的是，这些特性强烈取决于肿瘤组织的起 源（如图8中所展示）。此外，药物对肿瘤的疗效强烈地取决于肿瘤生理特征（如图3和4 中所示）。在本发明中，基于癌细胞球状体的谱化生理特性，随后可调整药物筛选的治疗时 间点，以模拟肿瘤在活体内的不同阶段。图1和8中证实，凝胶基质中的球状体展示细胞增 殖的不同阶段和生理特性（例如，缺氧状态）。
[0038] 图2展示基于癌症的谱化细胞生长和生理特性确定药物治疗时间表和读出时间 点。针对生长在三维基质中的细胞给出了一个实例，这个实例包括"早期"和"晚期"药物治 疗。如图1中，从谱分析识别、得出不同癌症阶段的状态，并相应确定药物筛选时间表。这 里，将培养在三维基质中的细胞的不同癌症阶段确定为"早期"和"晚期"癌症治疗。
[0039] "早期"包括两个读出时间点。在第7天的第一时间点係在药物治疗结束时，而在 第11天的第二时间点跟在无药物恢复期后。"晚期"包括两个读出时间点。在第17天的第 一时间点是在第二（独立于"早期"）药物治疗期结束时。在第21天的第二时间点跟在无 药物恢复期后。可以在开始治疗前和/或不同无药物恢复期后的其它时间点进行测量。
[0040] "早期"（第4天到第7天）展示直径为35μπκ高度增殖的细胞（展示于图9中） 且通过测量缺氧标记物表达或其它生物化学方式测得无缺氧状态的小型球状体（图1C)。 相反，"晚期"说明存在直径为155 μπκ细胞增殖低下（展示于图9中）且存在缺氧状态的 大型球状体（图1C)。在两种情况中，在治疗结束后立即读出，以测试即时药物疗效，并在4 天无药物期后读出，以测试如吉西他滨所观察到的情况一样的"迷你肿瘤"生长重现和/或 药效延迟（图10)。
[0041] 对于参考二维分析，通常在第一天与第4天间的对数增殖期内用药物测试细胞 (图 9)。
[0042] 图3展示对结肠癌HCT 116细胞集落使用如图2中所述的治疗时间表的药物筛选 活动。作为"命中（Hit)"产生的一个实例，使用一些从商用药物库（Prestwick)筛选的药 物。在A)中，展示通过代谢读出(AlamarBlue?)测量六十种药物对癌细胞的影响。这些 化合物是一式三份地以10 μΜ浓度进行测试。这里展示平均值和标准偏差。只有药物的三 份重复都高于命中阈值（平均值+/_阴性对照的三倍标准偏差。使用不含药物的DMSO媒 介物作为阴性对照），才将它视为"命中"。上图表展示生长在二维基质和埋在三维基质中 的癌细胞的早期治疗的头对头（head to head)比较，下图表展示埋在三维基质中的细胞的 "早期"治疗和"晚期"治疗的比较。其展示，通过"早期"和"晚期"治疗，有效避免确定假 阳性药物，从而减少命中数量。
[0043] 在图3B中，展示量化"早期"和"晚期"治疗后立即测量的细胞集落（具体而言是癌 球状体）的直径大小分布的基于图像的分析，作为一些从图3A选择的药物浓度为10 μ M的 药物的实例。填充曲线对应"命中"，未填充曲线是"未命中"，这是利用"早期"和"晚期"结 束时的代谢读出确定（阳性对照：用硫酸铜治疗的细胞；阴性对照：用DMSO治疗的细胞）。
[0044] 在图4中，展示确定对结肠癌HCT 116细胞集落的半抑制浓度（IC5。)，作为图2中 选定"命中"的Alamar Bket)读出，实例5-氟尿嘧啶（5-FU)。对三维基质中的细胞进行 "早期"和"晚期"治疗后立即读出。图4A中展示剂量依赖性药物疗效。箭头展示从"早期" 治疗转变为"晚期"治疗的更高IC 5。浓度。这表明，5-FU治疗晚期癌症的功效较小，且证实 这种药物在如图3中的"晚期"药物筛选中所获得的"未命中"。以二维参考分析获得的的 IC 5。曲线通常类似于本发明的"早期"治疗状态（三维）。这也在通过图3A中的两种分析 方法观察到的大多数"命中"的药物筛选相关性中得到证明（上图）。图6中给出不同重复 实验中测得的IC 5。浓度的汇总。在图4B中，显示生长在三维基质中的癌细胞球状体在选定 药物浓度（IC5。和ImM)下进行"早期"和"晚期"治疗后的基于图像的分析。上图展示球状 体尺寸分布，下图展示相应的基于钙黄绿素的荧光图像。5-FU在"早期"治疗而不是"晚期" 治疗中强烈抑制球状体生长，如在代谢读出分析中观察到的一样（图3A和4A)。这些结果 与5-FU的临床用途一致，诊所中不再使用5-FU作为治疗结肠癌的单一药剂。
[0045] 图5展示药物在治疗结束后的即时疗效和在无药物期（称为"恢复"）后的疗效的 比较。这里，对结肠癌细胞集落进行5-FU治疗是作为一个实例而给出。根据图2中所述治 疗时间表，在4天无药物恢复期前后测量"早期"治疗时间表（左图）和"晚期治疗时间表 (右图）"的剂量依赖性疗效谱。观察到无药物期前后的IC 5。曲线和浓度无显著差异（图 6)。有趣的是，就另一种源自胰腺的癌细胞和药物吉西他滨而言，无药物恢复期是利用本发 明检测药物疗效的关键（图10)。本发明甚至容许可在无药物期后检测到所施加药物的效 果的情