目前,一种新的抗肿瘤药物最终在临床试验中获得成功并投入市场的概率极低。主要原因是缺乏临床前的有效验证步骤。由于异质肿瘤组织的复杂性,传统的二维（2D）培养不能很好的反应体内的真实情况,而三维（3D）癌症培养模型用于抗癌药物筛选越来越受到关注,因此通常需要使用三维细胞培养模型进行二次筛选。肿瘤细胞团是最简单的药物筛选三维模型工具之一,可以再现组织样形态,形成各种物质的生理梯度,从而模拟细胞间相互作用。我们在这项研究中,建立了一种仿生微流体装置,用于形成满足3D要求的肿瘤细胞团,该装置由上通道层和下层培养室组成。设计并制造了具有一系列凹形微结构的微流控芯片,旨在形成尺寸均匀的肿瘤细胞团,且易于回收。将密度为10~6个细胞/m L的肿瘤细胞悬液缓慢轻柔地转移到芯片上,细胞在3天内自组装成紧凑的三维球体,并成功培养15天以上。进行基于荧光的原位检测以评估该芯片是否可以作为长期三维细胞培养平台的参数。结果表明,细胞在整个培养期间都是有生存活力的,成活率高达80%。它不仅可以在芯片上原位观察三维培养的肿瘤细胞团,还可以与传统的生物学分析无缝结合。此外,我们还在芯片上观察到熊果酸（UA）对肿瘤细胞团的抗癌反应,根据实验结果计算出半抑制浓度(IC50),选择具有可忽略毒性的药物浓度（10,20μM）用于进一步研究肿瘤细胞的体外侵袭行为。以上结果表明:与对照组相比,细胞团的生长受到了熊果酸这种抗癌药物的显著抑制。为了阐明熊果酸影响MCF-7细胞侵袭和迁移的详细分子机制,评估了上皮间质转化（EMT）相关蛋白,包括E-cadherin、Vimentin、基质金属蛋白酶（MMP）-2、MMP-9。熊果酸药物处理后,分别根据免疫荧光技术（IF）、实时荧光定量PCR技术（RT-q PCR）和免疫印迹实验（Western Blot,WB）分析单层二维培养的细胞和微流控平台下培养的肿瘤细胞团发现,与体外单层培养细胞相比,培养的肿瘤细胞团中的细胞表现出相对弱的上皮-间质转化波动,也就是说药物对于三维细胞团的抗侵袭作用相对减弱。为进一步探索熊果酸活性在人乳腺癌细胞侵袭过程中的潜在分子机制,通过检测上游通路蛋白的表达水平,进一步验证细胞团抗熊果酸的Wnt/β-catenin/GSK-3β信号蛋白。实验结果显示随着熊果酸作用时间的延长,肿瘤细胞团的侵袭能力减弱。我们发现3D细胞团的表型和结构更类似于体内实体瘤的生长行为,可能导致细胞团对药物治疗的抵抗力更强,这或许是由于3D结构的复杂性以及药物对肿瘤细胞团的渗透和扩散作用存在阈值。因此,肿瘤细胞对药物的剂量依赖性消失,抗癌药物的作用减弱。综上,我们利用微流控装置创新性地评价了熊果酸对乳腺癌的抗癌作用,可为未来熊果酸的临床前研究提供依据和方向。未来的工作将侧重于改进3D肿瘤模型,以更好地反应体内实体肿瘤及微环境来进行药物筛选。