脑胶质瘤是一种常见的中枢神经肿瘤,并且预后较差,中位生存期一般仅为12-15个月。目前,胶质瘤治疗失败的主要原因之一是肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性。药物体外检测模型的缺点是难以提供一个良好的肿瘤微环境,导致体外试验与体内用药结果不符,最近几年内,细胞培养正逐渐由“二维单层”迈向“三维立体”。患者衍生的三维(Three-Dimensional,3D)培养物,也可称为类器官,是一种新的体外肿瘤模型,可以更好的模拟体内肿瘤环境,有望为临床用药提供指导。在本研究中,获得了20例新鲜的神经胶质瘤肿瘤组织,包括星形细胞瘤和胶质母细胞瘤,胶质瘤组织分离出细胞后,直接在基于Matrigel的3D系统中进行培养。结果发现,来自不同患者的3D培养物表现出不同的形态特征,这可能与患者的临床特征有关,胶质母细胞瘤3D培养物的外观具有不规则的边缘和更多的突起,而星形胶质细胞3D培养物表现出相对圆形的形状。细胞3D培养一个月后,石蜡切片的苏木精伊红染色结果表明,3D培养物有一定组织形态,且与亲本组织形态结构相似保留了亲本组织的核异常性。免疫组织化学染色结果表明,3D培养物对于亲本组织的分子表达都得以维持。细胞培养前后,检测CD133的表达,发现在新鲜分离的肿瘤细胞中CD133的表达量极低,但在3D培养物中表达有所提高。此外,实时荧光定量显示,3D培养物中的干细胞标记CD133,SRY-box 2(SOX2),和少突胶质细胞转录因子2(oligodendrocyte transcription factor 2,OLIG2)的mRNA表达水平大大增加。为了明确肿瘤细胞3D培养的药物敏感性,并比较与单层培养的差异,使用吉非替尼对胶质瘤原代细胞进行药物测试。结果表明相比于单层培养,3D培养物药物敏感性相对较差,这可能是由于细胞干性的增强使细胞有一定程度耐药性。综上所述,本研究成功建立了胶质瘤细胞基于Matrigel的三维培养系统,患者衍生的类器官可以保持亲本组织的形态和分子特征,并发现了三维培养可以上调胶质瘤细胞干性,增加细胞对药物的耐药性。这种三维培养系统有望为胶质瘤药物的研发和肿瘤微环境相关机制的深入研究提供更好的平台。