一种基于三维肿瘤球体模型的多尺度抗肿瘤药物筛选方法

本发明涉及抗肿瘤药物评价，特别是一种基于三维肿瘤球体模型的多尺度抗肿瘤药物筛选方法及应用。该方法通过综合评价球体的面积、圆度、松散程度及活死细胞状态，并考虑不同的药物处理时间，旨在提供一种相较于传统2d培养模型更精准的药物筛选方法。

背景技术：

1、肿瘤细胞系构建出的肿瘤体外模型是抗肿瘤药物筛选的关键环节。2d培养模型因操作简便、成本效益高及可重复性良好，在药物开发中被广泛采用。然而，这类模型往往无法充分模拟肿瘤内部的细胞间相互作用和信号传导等。3d肿瘤模型，特别是肿瘤球体模型，由于能更好地模拟体内实体瘤的特性如氧气、ph、营养物质梯度等，逐渐受到研究者关注。

2、在评估药物对肿瘤细胞的影响效果方面，目前常用的方法有mtt测定法、流式细胞术和荧光标记等，但它们多数只能从单一维度评估药物效果，并且往往忽略了药物作用的时间尺度变化。一种通过流式细胞仪检测细胞活性的方法(cn113155712a)中提供了一种使用双荧光染色和流式细胞仪来检测细胞活性的方法，帮助未配备双荧光细胞计数仪的实验室解决细胞活性检测问题。用于抗肿瘤药物筛选的荧光细胞模型及其标记方法与应用(cn102220284a)中提供了一个基于u2os人骨肉瘤细胞的荧光细胞模型，通过表达增强型绿色荧光蛋白测定细胞荧光值，从而直接反映出细胞存活与生长的情况。

3、为了更准确和多尺度地评估药物对肿瘤细胞的作用效果，包括药物处理时间的影响，本研究结合了3d肿瘤模型、calcein-am/pi活细胞/死细胞评估法和opera phenix plus高内涵成像系统提出一种创新方法。在此方法中，opera phenix plus系统通过其创新光学设计和高灵敏的共聚焦成像提供了丰富的细胞形态信息；而calcein-am/pi活细胞/死细胞评估法则用于分析细胞的活力。

4、此方法旨在克服现有技术的局限性，提供一种多尺度、更精准的药物评估手段，从而提高药物开发的成功率，降低成本，并有助于发现更有效的抗肿瘤药物。

技术实现思路

1、一种基于三维肿瘤球体模型的多尺度抗肿瘤药物筛选方法

2、本发明提供的技术方案如下：

3、步骤一、三维肿瘤球体的构建。在“u-形”超低吸附96孔板中接种癌细胞系(800个细胞/孔)，将孔板在1000rpm下离心10min以促进肿瘤球体的形成，然后将孔板置于37℃，5％ co2和相对湿度95％的培养箱中培养4天。

4、步骤二、药物处理。向含有三维肿瘤球体的孔中分别加入不同浓度的药物溶液，以对肿瘤细胞进行药物处理。

5、步骤三、检测球体的药物反应。在药物处理后的24、48、72h，综合评估药物对肿瘤球体的多尺度影响，包括形态学指标(如面积、圆度、松散程度等)和荧光成像情况(例如，活/死细胞染色)。

6、步骤四、数据处理与分析。对药物处理后24、48、72h的肿瘤球体形态学指标和荧光成像数据进行定量分析，以多尺度评估药物的影响。

技术特征：

1.一种基于三维肿瘤球体模型的多尺度抗肿瘤药物筛选方法，其特征在于，该方法综合评估了肿瘤球体的面积、圆度、松散程度和活死细胞状态，并同时考虑了不同的药物处理时间。所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的步骤一中，癌细胞系的接种密度、培养条件和培养时间可根据需要进行调整。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的步骤三中，定时药物反应检测的时间点包括药物处理后的24小时、48小时和72小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述的步骤三中，荧光成像包括使用活死染色剂对肿瘤球体进行染色，通过显微镜观察和分析细胞的活力。

5.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在所述的步骤四中，多尺度评估包括生长抑制率、圆度变化率、松散度变化率和细胞活力抑制率等指标的时间序列分析。

技术总结
本发明提供了一种基于三维肿瘤球体模型的多尺度抗肿瘤药物筛选方法，以全面评估药物对肿瘤球体的影响。具体步骤包括：构建三维肿瘤球体模型；进行药物处理，对不同时间尺度上球体的药物反应进行检测，包括评估其形态学特征(如面积、圆度、松散程度)和进行荧光成像(活死染色)；进行数据处理与分析，计算生长抑制率、圆度变化率、松散度变化率和细胞活力抑制率，并建立相应的综合指数；进行多时间尺度和多指标的综合评估，全面比对各项指数以精准评价药物的抗肿瘤作用。该方法旨在提供一种系统、全面且实用的抗肿瘤药物筛选途径，能够在多个时间尺度上准确地预测药物的疗效。

技术研发人员：王冠,郭中方,刘寅寅,李兆君,姜欣瑜,张未,梅奕晨,翁翊轩,王彤,庄英萍
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/21