体外共培养系统主要是模拟细胞在体环境下进行细胞培养，以期获得细胞的在体状态为目标，来实现对在体细胞的研究 。在体细胞并非独立存在，会与周边的细胞发生相互作用，会通过血液循环与附近的或者远程的细胞形成相互作用；譬如内皮细胞与平滑肌细胞、内皮细胞与肿瘤细胞、内皮细胞与体细胞、内皮细胞与肝细胞、肝细胞与心肌细胞等等。

结直肠癌（CRC）是最常见和最致命的癌症之一。CRC具有异质性肿瘤微环境，具有独特的成纤维细胞群。肿瘤生长和进展的过程与肿瘤相关成纤维细胞（CAF）有关。据报道，CAF调节炎症细胞的募集，并影响血管生成、肿瘤干性和耐药性。因此，CAF在很大程度上促进了癌症的进展，被认为是治疗的重要靶点。尽管在胰腺导管腺癌、乳腺癌和肺癌中对CAF的表征方面取得了进展，但仍缺乏对结直肠癌CAF的quanmian分析。研究已经报道了两种主要的CAF亚型，它们要么表达细胞外基质（ECM）分子和调节剂（称为CAF-A），

动脉粥样硬化（AS）是一种由动脉壁纤维脂肪病变形成的慢性血管疾病，在其发展过程中会引起许多并发症，如心肌梗塞和中风。AS 的早期状态特征是内皮功能障碍，导致低密度脂蛋白（LDL）浸润至内皮下层，伴有单核细胞募集和吞噬作用异常。从宏观上看，易损斑块（其特征是具有较大的坏死核心和薄纤维帽斑）形成和破裂，从而导致动脉血栓形成（图1）。骨缺损可由感染、肿瘤切除或外伤引起，潜在的严重后果包括骨折和畸形。目前，自体骨移植、牵引成骨和膜诱导再生技术是治疗骨缺损最常用的方法。然而，这些方法可能无法实现令人满意的

从牙周膜分离的间充质基质细胞（hPDL-MSCs）具有很高的治疗潜力，这可能是由于它们的免疫调节特性。两组不同的机制主要负责这些免疫调节能力：（1）可溶性免疫介质和酶的分泌，包括 IDO-1、PGE2 和 TSG-6，它们以旁分泌方式调节免疫细胞；（2）和细胞-细胞直接接触机制，通过表达膜结合免疫介质，包括 PD-L1 和 PD-L2。这些免疫调节机制在稳态条件下通常较低，但在炎症环境中会通过各种促炎细胞因子，包括IL-1β 和 TNF-α 得到增强。由于免疫细胞是这些促炎细胞因子的主要来源，这

炎症是机体受到外界微生物入侵后的一种保护性反应。作为影响最大的炎症诱导剂，内毒素脂多糖（LPS）为革兰氏阴性菌外膜中的脂多糖成分。巨噬细胞通过产生促炎细胞因子被 LPS 激活，其他炎症介质包括活性氧（ROS）、前列腺素E2（PGE2）和诱导型环氧合酶-2（COX-2）。此外，参与控制炎症的另一个途径是核转录因子红系2相关因子2（Nrf2）。大量研究表明，Nrf2 有助于预防多种疾病，包括癌症、心血管疾病、神经退行性疾病和炎症。肠道不仅是人体重要的消化吸收器官，也是最大的免疫器官。肠上皮细胞和各种

小胶质细胞是中枢神经系统的常驻免疫细胞，是大脑发育、体内平衡和神经系统疾病的关键参与者。小胶质细胞具有高度可塑性，并可根据位置和系统需求获得各种结构变化和转录表型。在可以驱动小胶质细胞走向有益表型的策略中，间充质干细胞（MSCs）是目前正在被研究作为影响成人和新生儿神经炎症性疾病的有吸引力的细胞疗法。MSCs 调节多种免疫细胞效应功能并减弱活性氧的产生，促进神经系统疾病临床前模型中脑组织功能的恢复，包括围产期脑损伤、创伤性脑损伤和神经退行性疾病。具体来说，在 TBI 小鼠模型中，MSCs 的分泌

骨关节炎（OA）传统上被认为是一种退行性关节疾病，主要特征是软骨破坏、软骨下骨重塑和骨赘形成。然而，最近的研究强调了炎症在 OA 发病机制中的重要作用，将 OA 重新定义为一种同时具有退行性和炎症成分的疾病。OA 中特别关注的一种细胞因子是白细胞介素-6（IL-6），这是一种多效性促炎细胞因子，在 OA 关节中升高并与疾病进展相关。IL-6 在炎症中起双重作用，根据不同的环境发挥促炎和抗炎反应。升高的 IL-6 通过上调核因子κB配体受体激活因子（RANKL）来促进破骨细胞生成，RANKL 是

2 型免疫反应是针对皮肤和粘膜中的主要组织损伤而建立的。在上皮中感应到有害刺激，并诱导释放警报素，如胸腺基质淋巴细胞生成素（TSLP）、白细胞介素-25（IL-25）和 IL-33，这些警报素会启动组织驻留的前哨细胞，并诱导树突状细胞成熟，随后在引流淋巴结中产生辅助型T细胞2（Th2）反应。一旦浸润到受伤组织中，Th2 细胞就会接收到免疫环境提供的确认信号，这些信号不仅加强而且塑造了它们的极化，并导致受损组织内 2 型细胞因子（IL-4、IL-5、IL-9 和 IL-13）的微妙组合。据报道，在

黑色素瘤是一种发病率越来越高的皮肤癌，一旦达到转移阶段就会发病。一般来说，它被认为是一种免疫原性肿瘤，表达几种肿瘤特异性以及肿瘤相关抗原。已在很大一部分患者中检测到肿瘤特异性 T 细胞反应。此外，肿瘤特异性 T 细胞的过继转移可以介导转移性黑色素瘤患者的持久反应。最近，免疫检查点抑制剂（ICI）改变了晚期黑色素瘤的治疗，在近 50% 的患者中实现了肿瘤消退和持久的癌症控制。这些高缓解率强调了该肿瘤实体的免疫原性。黑色素瘤病理学中的一个关键表观遗传参与者是 E2F1 转录因子。除了作为细胞周期、代

骨重塑是一个持续的生长过程，通过骨吸收破骨细胞（OCs）和骨形成成骨细胞（OBs）清除和修复受损的骨骼，调节矿物质稳态来维持骨骼结构。骨重塑失衡会导致与衰老相关的骨骼疾病，如骨质疏松症和脆性骨折。骨重塑包括三个阶段：（1）OCs 在骨骼受损区域开始骨吸收，（2）从分解代谢过渡到合成代谢，以及（3）OBs 成骨。更好地了解调节骨重塑的分子机制以及 OBs 和 OCs之间的串扰对于开发更好的预防和代谢性骨病的方法非常重要。人亮氨酸拉链蛋白（sLZIP）是 LZIP（也称为 CREB3）的一种亚型。s

和/或骨折修复不良。间衰老会导致松质骨和皮质间隔的骨质流失。随着年龄的增长，松质骨骨质丢失与骨形成减少和骨重塑率低有关。相比之下，与衰老相关的皮质骨骨质丢失主要是由于皮质内表面破骨细胞数量和骨吸收的增加。在皮质骨中，编码 RANKL（一种对破骨细胞形成至关重要的细胞因子）的肿瘤坏死因子配体超家族成员11（Tnfsf11）随着年龄的增长而增加，RANKL 的诱饵受体骨保护素（OPG）随着年龄的增长而减少，证明了破骨细胞形成增加在年龄相关的皮质骨丢失中的重要性。机械刺激，如来自身体活动的刺激，通过增

胰腺癌是一种高度侵袭性的恶性肿瘤，生存率低。吉西他滨（Gemcitabine）是胰腺癌的一线化疗药物，由于内在和获得性耐药，其疗效通常有限。胰腺癌的化疗耐药性是由肿瘤微环境（TME）内在因素和外在因素之间的复杂相互作用驱动的。在导致胰腺癌化疗耐药的各种因素中，转化生长因子-β（TGF-β）通过诱导上皮-间充质转化（EMT）、增强转移和免疫抑制，有助于维持肿瘤干细胞（CSCs）特征，促进肿瘤进展而充当肿瘤启动子。具体来说，TGF-β2 是 TGF-β 家族的一员，通过其在增殖、侵袭、血管生成和免疫

间充质干细胞（MSCs）已被应用于治疗各种不治之症，并且大量研究已经探索了与其治疗特性相关的旁分泌和抗炎作用。已知间充质干细胞会迁移到受损组织或炎症部位，在那里它们受到干扰素（IFN）-γ、TNF-α或白细胞介素（IL）-1β等炎性细胞因子的刺激，以表达各种免疫抑制因子，包括吲哚胺2，3-双加氧酶（IDO）、前列腺素E2（PGE2）、肿瘤坏死因子（TNF）-α刺激基因-6（TSG-6）、一氧化氮（NO）、IL-6、IL-10等。巨噬细胞在炎症部位分泌包括TNF-α和IL-1β在内的各种炎性细胞因

肝脏是人体最大的消化腺，负责合成、代谢、分解、解毒等500多种功能。它主要由肝细胞和非实质细胞组成，如肝窦内皮细胞（LSECs）、肝星状细胞（HSCs）和Kupffer细胞（KCs），它们通过直接或间接的细胞串扰事件共同调节肝功能。体外肝脏模型，包括2D和3D肝细胞单一培养和共培养模型，在成本、伦理考虑和效率方面比动物模型具有优势。然而，2D肝细胞模型缺乏生理相关性，而3D肝细胞单一培养模型无法代表实质和非实质细胞之间的复杂相互作用。因此，模拟天然肝组织结构和细胞相互作用的3D共培养肝脏模型的开

胰腺导管腺癌（PDAC）是最具侵袭性的恶性肿瘤之一，化学耐药性是导致胰腺癌患者预后不良的主要因素。全身化疗是控制疾病的主要治疗手段，但是传统的单药或联合化疗方案均未显示出令人满意的疗效。PDAC肿瘤微环境主要由细胞外基质（ECM）、癌症相关成纤维细胞（CAFs）、浸润免疫细胞和脉管系统组成，通过多种尚未完全阐明的机制在驱动肿瘤化学耐药性方面起着至关重要的作用。CAFs 对作为胰腺导管腺癌一线用药的吉西他滨具有天然抗性，其中涉及多种机制，例如诱导肿瘤细胞中的抗凋亡/促存活通路、改变肿瘤吉西他滨的代

近年来，在肌肉生理学研究中使用体外模型，可以对细胞生长和萎缩的细胞内机制进行有价值的研究。尽管药理学诱导的生长和萎缩模型突出了进一步研究的关键目标，但转化为体内人体工作可能有限。这可能部分是由于基础培养条件。永生化的骨骼肌细胞系（如C2C12）常规使用Dulbecco的改良鹰培养基（DMEM）进行培养，并补充有动物源性血清，即胎牛血清（FBS）用于增殖和马血清用于分化。尽管这种组合提供了支持细胞生长的最佳要求，但这些培养基配方中存在超生理剂量的营养物质。因此，传统的细胞培养模式创造了一个缺乏生理

胰腺导管腺癌（PDAC）很难在前期发现，因为它在无症状阶段进展迅速，能早期转移到远处器官。导致PDAC预后不良的主要特征之一是结缔组织增生，其形式为广泛致密的纤维基质和过量的细胞外基质（ECM）。在ECM中，基质金属蛋白酶（MMPs）由胰腺星状细胞（PSCs）和癌细胞分泌。在MMPs的几种亚型中，MMP2主要与促进细胞生长和侵袭有关。最近的研究表明，二甲双胍是一种具有出色安全性的一线抗糖尿病药物，可以在减少癌症干细胞（CSCs）的数量和各种癌细胞的迁移能力方面发挥作用。例如，在胰腺癌，乳腺癌、卵

骨髓间充质干/基质细胞（MSCs）存在于骨髓中，具有高度的自我复制能力和多向分化潜能，可分化成多种细胞，是再生医学中临床上使用最多的干细胞之一。然而，间充质干细胞在骨髓中仅有少量存在（约为两百万分之一），为了获得所需数量的细胞，必须培养MSCs才能扩增，但这会导致干细胞特性（干性）显著降低，例如分化多能性和增殖能力。目前，旨在阐明MSC自我更新和干性维持的分子机制的研究正在取得进展。然而，在维持干细胞干性的同时建立培养MSCs的方法仍然具有挑战性。如果能够建立这样的方法，MSCs在临床应用中的使

人体不断受到物理力的影响，这些力会改变决定细胞行为的分子特性。在实体瘤进展过程中，细胞会经历维持迁移的机械和代谢变化。然而，关于细胞的代谢状态如何影响其恶性特征，以及恶性特征如何反过来影响细胞代谢，目前知之甚少。骨肉瘤（OS）是最普遍的原发性骨肿瘤。OS 细胞的机制生物学研究发现，它们响应于几种细胞外力学刺激的变化来调节其恶性肿瘤。研究已经确定了细胞外信号与化疗失败之间的密切联系，设想了细胞外刺激可以调节细胞毒性的可能。骨微环境已被证明在 OS 的发生、进展和复发中起着至关重要的作用。鉴于已知大