CTC 细胞成球能力与文献证据
CTC 具有形成三维细胞球的直接文献证据，但原代培养成功率受到起始细胞数量、富集方式、细胞状态和培养体系显著影响。
循环肿瘤细胞（CTC）具有形成三维细胞球或类器官的能力，但其成球表现并不像成熟肿瘤细胞系那样稳定。 起始 CTC 数量、分离损伤、患者来源、培养体系和生长因子配置，都会显著影响培养成功率。
摘要
- 可以成球：已有乳腺癌和胰腺癌患者来源 CTC 形成 spheroid 的直接证据。
- 并非普遍易成球：原代样本成功率差异明显，部分研究仅有约 17%～35% 的样本建立长期培养。
- 低吸附有帮助，但不是全部：非贴壁环境有利于三维生长，仍需匹配合适培养基与存活信号。
一、总体判断
CTC 不是单一、固定的细胞系，而是来自不同患者、不同肿瘤亚型和不同治疗阶段的一组高度异质性细胞。
| CTC 材料状态 | 成球能力判断 | 主要限制 |
|---|---|---|
| 刚分离的单个患者 CTC | 较弱且不稳定 | 起始数量少、分离损伤、失巢凋亡、患者差异 |
| 患者血液中的天然 CTC cluster | 相对较好 | 需要尽量保持团簇完整性 |
| 已经扩增建立的 CTC-derived cell line | 通常具有较稳定的成球能力 | 前期建立长期培养物仍是关键瓶颈 |
| 专用培养体系中的 CTC | 部分样本可以长期扩增 | 依赖癌种对应的生长因子及信号通路 |
需要区分： 文献中的“CTC-derived spheroid”“CTC-derived organoid”和“CTC cluster”并非完全相同。 Spheroid 通常指无支架或低吸附条件下形成的细胞聚集体；organoid 常使用 Matrigel 或其他细胞外基质； CTC cluster 则可能是患者血液中天然存在的细胞团。
二、关键原文证据
1. 胰腺癌 CTC-derived cells 可在 14 天内形成 spheroid
Rivera-Báez et al., Cancers, 2020
直接成球证据
“We generated CTC-derived cell line from three individual patients.”
研究人员从 3 位患者样本中建立了 CTC 来源细胞系。
“All cell lines formed spheroids within 14 days.”
所有已建立的 CTC 来源细胞系均在 14 天内形成了细胞球。
“Pancreatic CTC spheroids were generated on 384 well hanging drop array plates.”
胰腺癌 CTC 细胞球是在 384 孔悬滴阵列板中形成的。
能够支撑的判断： 经过成功扩增的患者来源 CTC 具有明确的无支架悬浮成球能力。
该研究从 10 位患者样本中建立了 3 条可扩增 CTC 培养物。说明一旦 CTC-derived cell line 建立成功， 后续成球较为可靠；真正困难的环节通常是从少量原代 CTC 建立持续扩增的细胞群。
2. 乳腺癌患者来源 CTC spheroid 可用于药物筛选
Chou et al., Translational Oncology, 2026
临床应用证据
“CTC-spheroids were successfully generated in all 13 cases.”
在进入后续药敏检测流程的 13 个病例中，均成功获得了 CTC spheroid。
能够支撑的判断： 在专门的微流控富集和优化培养体系中，患者来源乳腺癌 CTC 可以形成可供药敏检测的 spheroid。
该结果不能直接等同于“所有患者 CTC 放入普通低吸附板都能 100% 成球”。 研究采用了专门的 CTC 捕获平台和完整培养流程，并针对进入后续药敏测试的病例进行评价。
3. 非贴壁培养条件对部分乳腺癌 CTC 至关重要
Yu et al., Science, 2014
低吸附相关证据
“Nonadherent culture conditions were critical, because CTCs senesced after a few cell divisions in adherent monolayer culture.”
非贴壁培养条件至关重要，因为 CTC 在贴壁单层培养中经过几次细胞分裂后便出现衰老。
能够支撑的判断： 对部分患者来源乳腺癌 CTC 而言，非贴壁培养不是单纯的操作选择，而可能是维持其持续生长的重要条件。
该研究共评价 35 位患者，最终建立 6 条长期 CTC 培养物，成功率约 17%。 这一结果同时说明：CTC 可以长期非贴壁培养，但原代样本的成功率并不稳定。
4. CTC 三维培养成功率与起始细胞数量密切相关
Mout et al., European Journal of Cancer, 2021
类器官证据
“From the isolated and enriched CTC samples, organoid expansion succeeded in 35%.”
在分离和富集的 CTC 样本中，35% 的样本成功实现了类器官扩增。
“Successful organoid cultures contained significantly higher CTC numbers at initiation.”
成功建立类器官的培养物，在培养开始时含有显著更多的 CTC。
能够支撑的判断： 原代患者 CTC 的三维培养并非普遍成功，起始 CTC 数量是影响培养结果的重要变量。
该研究建立的是 CTC-derived organoid，不能与无基质胶 spheroid 完全等同； 但对评估原代 CTC 的培养成功率和起始细胞量要求具有较强参考价值。
5. 患者来源 CTC 可在无基质条件下维持三维扩增
Würth et al., Nature Cancer, 2025
无基质证据
“CTC-derived organoids were expanded as three-dimensional structures, either in a matrix-free condition...”
CTC 来源类器官能够以三维结构形式扩增，其中包括无基质培养条件。
“The most critical variable appears to be the starting number of cultured CTCs.”
最关键的变量似乎是开始培养时的 CTC 数量。
能够支撑的判断： 部分经过优化培养的患者来源 CTC 不依赖 Matrigel 也能维持三维生长； 但培养成败仍高度依赖起始细胞量和特定生存信号。
该研究还提示 NRG1–HER3 信号对于部分乳腺癌 CTC 的存活和扩增具有重要作用。 低吸附结构主要提供物理聚集环境，不能代替培养基中的生长因子和信号支持。
三、这些证据可以如何解读
CTC 确实具有成球能力
胰腺癌研究明确报告所有已建立的 CTC-derived cell lines 均在 14 天内形成 spheroid； 乳腺癌临床研究也成功建立了可用于药敏检测的 CTC spheroid。 因此，CTC 形成三维细胞球具有直接文献依据。
新鲜原代 CTC 不能简单评价为“好成球”
不同研究中，原代 CTC 建立长期培养物或类器官的成功率差异明显。 例如乳腺癌长期非贴壁培养约为 6/35，前列腺癌 CTC organoid 扩增成功率约为 35%。 这说明患者样本之间存在显著异质性。
一旦建立稳定 CTC-derived cell line，后续成球通常更可靠
胰腺癌研究中，原始样本建立稳定培养物的比例有限，但成功建立的 3 条 CTC-derived cell lines 均能够形成 spheroid。由此可见，前期原代 CTC 的存活和扩增往往比后续聚球更具挑战。
起始细胞数量是核心变量之一
多篇研究均提示，成功培养的样本通常具有更高的起始 CTC 数量。 对细胞量极低的样本，即使低吸附表面能够减少贴壁，仍可能因为每个微孔中的有效细胞数不足而无法形成稳定细胞球。
四、低吸附微孔培养中的应用判断
低吸附微孔的潜在价值： 限制细胞分散、提高细胞接触概率、减少贴壁损失，并便于观察少量 CTC 或 CTC cluster 的原位生长。
低吸附结构可能帮助解决以下问题：
- 降低细胞随机贴壁和贴壁诱导的表型改变；
- 将少量细胞限制在较小空间，提高细胞之间的接触机会；
- 适合追踪 CTC cluster、小细胞团或单克隆扩增过程；
- 便于开展后续药物处理、活死染色和形态学观察。
但低吸附结构本身不能解决以下问题：
- 分离过程导致的 CTC 损伤；
- 起始 CTC 数量过低；
- 不同患者来源 CTC 的增殖能力差异；
- 培养基缺少对应癌种所需的生长因子；
- 富集方法遗漏 EpCAM 低表达或间质型 CTC；
- 白细胞、血小板等伴随细胞对培养结果的影响。
对于新鲜患者样本，更适合将低吸附微孔平台定位为 “低细胞量三维培养、CTC cluster 保持和克隆扩增观察平台”， 而不是默认所有样本都能快速形成均一、紧密的标准细胞球。
五、结论
CTC 具有形成三维细胞球的能力，已有患者来源乳腺癌和胰腺癌 CTC 形成 spheroid 的直接文献证据。 非贴壁或无基质培养条件可以支持部分 CTC 的三维生长，但原代 CTC 的培养成功率受起始细胞数量、 富集方式、细胞状态、患者差异和培养基体系显著影响。与成熟肿瘤细胞系相比，CTC 不能被视为普遍易成球的材料。 一旦成功建立可扩增的 CTC-derived cell line，后续在悬滴或低吸附体系中形成 spheroid 的可靠性通常明显提高。
六、参考文献
- Rivera-Báez L, et al. Expansion of Circulating Tumor Cells from Patients with Locally Advanced Pancreatic Cancer Enable Patient Derived Xenografts and Functional Studies for Personalized Medicine. Cancers. 2020;12(4):1011. DOI: 10.3390/cancers12041011
- Chou HH, et al. Application of CTC-derived spheroid for drug screening toward personalized treatment in patients with breast cancer. Translational Oncology. 2026;63:102573. DOI: 10.1016/j.tranon.2025.102573
- Yu M, et al. Ex vivo culture of circulating breast tumor cells for individualized testing of drug susceptibility. Science. 2014;345(6193):216–220. DOI: 10.1126/science.1253533
- Mout L, et al. Generating human prostate cancer organoids from leukapheresis enriched circulating tumour cells. European Journal of Cancer. 2021;150:179–189. DOI: 10.1016/j.ejca.2021.03.023
- Würth R, et al. Circulating tumor cell plasticity determines breast cancer therapy resistance via neuregulin 1–HER3 signaling. Nature Cancer. 2025;6:67–85. DOI: 10.1038/s43018-024-00882-2