肿瘤来源的细胞外囊泡 (EVs) 或外泌体通过促进肿瘤生长、启动上皮间质转化、重塑肿瘤微环境和转移性生态位来促进肿瘤进展。3D培养的类肿瘤模型在体外重现了肿瘤行为和肿瘤干细胞特性。来自日本冈山大学的研究人员总结了肿瘤来源的EV特性以及利用3D类肿瘤模型进行EV研究的最新进展，为揭示肿瘤微环境的调节提供了优势方法。该综述发表于Seminars in Cancer Biology杂志上（IF 15.707）。
肿瘤患者的不良预后与肿瘤快速进展、肿瘤与基质相互作用的微环境、肿瘤细胞向血液循环和远处器官的传播以及转移性继发性肿瘤形成有关。最近的研究表明，从细胞释放的外泌体或小的胞外囊泡（sEV：直径 50-150 纳米）可以将生物活性分子转移到邻近的细胞，并通过血液等体液将它们传递到远处的器官。外泌体为何如此命名，是因为它起源于内体并通过胞吐作用分泌。然而，在实验上很难区分外泌体与其他 EV 类型，例如由膜脱落释放的ectosome（100-500纳米），很少有论文关注这种差异。出于这个原因，最近大多数专家都建议将外泌体称为sEV。因此研究人员在这篇综述中主要使用术语sEV，但有时也使用外泌体。
sEV 介导的分子转移对于肿瘤进展中的一些事件至关重要，包括上皮间质转化 (EMT)、肿瘤微环境中的肿瘤-基质相互作用和肿瘤转移。肿瘤来源的sEV/外泌体可促进癌细胞在体液传播，在靶器官中形成转移前的生态位，并经过了髓系细胞的骨髓诱导。肿瘤sEV可包含致癌或促肿瘤蛋白，例如RAS和突变型 KRAS，表皮生长因子(EGFR) 家族成员，包括EGFR、突变型 EGFR、EGFR变体III (EGFRvIII) 和 ErbB1, 金属蛋白酶, CD326/EpCAM，热休克蛋白 (HSP) 家族成员，包括 HSP90、HSP70、HSP60、TRAP1、Gp96/Grp94/Endoplasmin 和程序性细胞死亡配体 1 (PD-L1)。已经表明，致癌蛋白的分子转移可以触发受体细胞的转化、介导 EMT和启动肿瘤发生等过程，所以这些囊泡也可以称为“oncosome”。
二维 (2D) 细胞培养简单易用，可用于肿瘤研究和药物筛选。在传统的 2D 培养中，细胞在平坦的表面上以单层的形式生长，使细胞能够均匀接触到培养基中的生长因子和营养物质，从而实现均匀的生长和增殖。然而，细胞和 2D 材料之间强烈的物理相互作用改变了与体内生长不同的肿瘤细胞行为。因此，2D 培养模型无法正确模拟体内遇到的组织结构和复杂的微环境。为了克服 2D 培养系统的局限性，已开发出 3D 细胞培养模型（称为球体、类器官、类肿瘤和微流体系统）以更好地模拟体内细胞微环境。3D培养模型保持细胞与其 ECM 之间的相互作用，并产生氧气、营养物质、代谢废物积累的梯度通道，以及体内肿瘤中组织特异性支架细胞的组合。与人类癌症一样，增殖、静止和垂死的细胞在类肿瘤（或球状体）内的常氧、缺氧或坏死区域共存。此外，肿瘤细胞群在 3D 培养的类肿瘤中恢复了肿瘤干细胞 (CSC) 样特性。因此，3D类肿瘤模型更密切地反映了体内人类肿瘤的一些行为。3D 培养系统中的EV功能测定可以实现，并且 3D 培养的类肿瘤衍生的 sEV 被证明富含 CSC 标志物 。此外，3D 培养的类肿瘤释放小 EVs (sEV) 和大 EVs (L-EV)，它们在体外是促肿瘤的，可以深入到类肿瘤及其细胞核内部。然而，经典的类肿瘤模型无法重现肿瘤的某些特征，例如新生血管生成、成纤维细胞等正常细胞的浸润、暴露于宿主免疫细胞以及由于二氧化碳和乳酸的积聚而导致的急性酸性条件。
在这篇综述里，研究人员回顾了使用3D培养系统进行肿瘤EV 研究的一些最新进展，总结了与EV研究兼容的肿瘤组织培养和工程平台。例如，3D类肿瘤模型和EV的组合实验揭示EV 中装载的多功能蛋白质，例如金属蛋白酶和热休克蛋白。EV或外泌体能够将其货物分子转移到受体细胞，而受体细胞的命运通常会发生很大变化。此外，该综述总结了使用荧光和荧光素酶标记 EV 的方法，可用于研究 EV 介导的细胞间通讯、生物分布和转移性生态位形成。
本综述中的主要内容涵盖以下几点：EV 的多样性和异质性；EV 介导的分子转移和信号传导；包装在sEV中的多功能蛋白质，如HSP和金属蛋白酶；从具有CSC特性的3D类肿瘤中释放的 EV；与EV 研究兼容的肿瘤组织培养和工程平台；使用荧光和荧光素酶的EV标记方法；一些肿瘤微环境方面的类肿瘤模型，例如 ECM、脉管系统和缺氧模型；3D培养类肿瘤模型在研究肿瘤微环境、肿瘤 EV 驱动的转移前生态位形成和循环肿瘤细胞（CTC）簇和转移的工具。
