傳統(tǒng)二維細(xì)胞培養(yǎng)只能在二維平面上對細(xì)胞進行基因操作，可以了解到特定基因改變對細(xì)胞生物學(xué)行為的影響，卻不能準(zhǔn)確反應(yīng)腫瘤發(fā)生的形態(tài)學(xué)特點。動物模型雖然可以準(zhǔn)確地反映腫瘤發(fā)生的形態(tài)學(xué)特點，但難以進行大規(guī)模的基因操作研究，同時也不能對中間的發(fā)生過程進行實時觀察。三維細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)結(jié)合了二維細(xì)胞培養(yǎng)和動物模型的優(yōu)點，在體外構(gòu)建與體內(nèi)相近的細(xì)胞發(fā)育結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。因而三維細(xì)胞培養(yǎng)除可以模擬腫瘤細(xì)胞在體內(nèi)生長微環(huán)境之外，還可以高通量地研究特定基因改變與細(xì)胞表型的關(guān)系及其生物學(xué)行為的變化過程。

 

    三維培養(yǎng)細(xì)胞技術(shù)的*之一——Bissell等利用該技術(shù)成功地構(gòu)建了乳腺癌上皮細(xì)胞培養(yǎng)模型，并在乳腺癌的研究中取得重大進展。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞外基質(zhì)及其整聯(lián)蛋白家族受體決定了乳腺上皮細(xì)胞的表型，這種作用超過了細(xì)胞的基因型對細(xì)胞表型的影響。來源于同一種系的正常乳腺上皮細(xì)胞S-1和成瘤細(xì)胞T4-2在二維培養(yǎng)條件下，兩種細(xì)胞在形態(tài)和生長速度上差別不大。然而，在三維再造基底膜上培養(yǎng)時，S-1細(xì)胞呈現(xiàn)完整的腺泡樣結(jié)構(gòu)，而T4-2細(xì)胞則形成巨大的、排列松散、紊亂的侵襲性克隆。當(dāng)對T4-2細(xì)胞克隆群進行B1-整聯(lián)蛋白抗體干預(yù)實驗，發(fā)現(xiàn)T4-2細(xì)胞克隆惡性表型被*逆轉(zhuǎn)，而且這種表型變化是可逆的，二維培養(yǎng)則無此結(jié)果。由此可見，三維細(xì)胞培養(yǎng)模型能輔助判斷和選擇特定抑制劑及其組合，以有效地抑制特定分型的癌細(xì)胞的生長，可應(yīng)用于腫瘤特異性化療藥物的設(shè)計，殺死癌細(xì)胞或阻止腫瘤的進展。

 

     腫瘤細(xì)胞所處的微環(huán)境對腫瘤發(fā)生發(fā)展起重要作用。在體內(nèi)，腫瘤細(xì)胞通過細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間的信號傳遞維持腫瘤的生長。三維細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)能模擬體內(nèi)細(xì)胞與細(xì)胞間以及細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間信號傳遞的微環(huán)境，還可以通過技術(shù)的改進實現(xiàn)多種細(xì)胞的共培養(yǎng)及其與細(xì)胞外基質(zhì)的。盡管在乳腺癌的研究中，三維培養(yǎng)模型比較成熟，但理論上每一種組織、每一種器官都具有各自*的微環(huán)境。