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Breast Cancer Spheroids Reveal a Differential Cancer Stem Cell Response to Chemotherapeutic Treatment

机译：乳腺癌球体揭示了对化学疗法的不同的癌症干细胞反应。

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摘要

An abnormal multicellular architecture is a defining characteristic of breast cancer and, yet, most in vitro tumor models fail to recapitulate this architecture or accurately predict in vivo cellular responses to therapeutics. The efficacy of two front-line chemotherapeutic agents (paclitaxel and cisplatin) are described within three distinct in vitro models employing the triple-negative basal breast cancer cell line MDA-MB-231 and the luminal breast cancer cell line MCF7: a) a 3D collagen embedded multicellular spheroid tumor model, which reflects the architecture and cellular heterogeneity of tumors in vivo; b) a 3D collagen model with a single cell-type diffusely embedded; and c) a 2D monolayer. The MDA-MB-231 embedded spheroid tumor model exhibited the most robust response to chemotherapeutic treatment, and possessed the greatest cancer stem cell (CSC) content. CSC-related genes are elevated across all MDA-MB-231 in vitro models following paclitaxel treatment, indicating that paclitaxel enrichment of chemoresistant CSCs is less dependent on microenvironmental tumor structure, while cisplatin showed a more context-dependent response. In the MCF7 cell models a context-dependent response is observed with paclitaxel treatment increasing the CSC related genes in the 2D monolayer and 3D diffuse models while cisplatin treatment afforded an increase in ALDH1A3 expression in all three models.
机译：异常的多细胞结构是乳腺癌的定义特征，然而，大多数体外肿瘤模型无法概括这种结构或无法准确预测体内细胞对治疗药物的反应。在采用三阴性基础乳腺癌细胞系MDA-MB-231和管腔乳腺癌细胞系MCF7的三个不同的体外模型中，描述了两种一线化疗药物（紫杉醇和顺铂）的功效：a）3D胶原蛋白嵌入的多细胞球状肿瘤模型，反映了体内肿瘤的结构和细胞异质性； b）具有单个细胞类型弥散嵌入的3D胶原模型； c）2D单层。 MDA-MB-231嵌入式球状肿瘤模型对化学治疗表现出最强的反应，并拥有最大的癌症干细胞（CSC）含量。紫杉醇治疗后，所有MDA-MB-231体外模型中与CSC相关的基因均升高，这表明紫杉醇对化学耐药性CSC的富集程度对微环境肿瘤结构的依赖性较小，而顺铂显示出更依赖于上下文的应答。在MCF7细胞模型中，紫杉醇处理增加了2D单层和3D弥散模型中CSC相关基因，而顺铂处理则在所有三个模型中均增加了ALDH1A3的表达。

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