近年来，利用生理学上更为精准的 3D 细胞模型进行研究和药物发现的需求一直在稳步增长。研究人员一直在建立和维护各种 3D 细胞模型，以研究更多的疾病和生理机制 [1,2]。现在已经有能力突破一些限制因素，实现通过更快，更简单的操作完成复杂实验，尤其是针对珍贵的，从患者身上分离的样本。细胞球和类器官的

从研究疾病到评估药物和环境化合物诱导的毒性反应，基于细胞的测定法通常聚焦于线粒体，旨在监测细胞健康。线粒体功能是整个细胞健康的关键指标，线粒体功能障碍与多种疾病 ( 包括帕金森氏病，阿尔茨海默氏病，心力衰竭，局部缺血性疾病和癌症 ) 的关联密切相关。1 此外，罕见疾病的发病机制可能由编码线粒体蛋白的

与传统的 2D 培养模型相比，3D 球体模型能够更好地模拟肿瘤的体内组织结构、基因表达和代谢情况，因此癌症研究的 3D 球体模型越来越受欢迎 1,5,6。先前的研究表明，3D 培养显示出多种体内肿瘤特征，如细胞 - 细胞 / ECM 相互作用、药物外显率、剂量反应和耐药性 7 。与实体瘤相似，球状体

细胞经历过这些过程后，形成一个包含腔的管，一个动态的空间，促进血液流动和氧、二氧化碳、一氧化氮和营养物质的交换。血管生成是生长发育、伤口愈合和肉芽组织形成的重要过程。血管生成生长也会支持肿瘤细胞在健康组织中的侵袭，在癌症研究中通常被量化监测。当血管芽向血管生成刺激源延伸时，内皮细胞利用黏附分子进行纵

 近年来，将体外肿瘤细胞聚集物作为模拟体内组织环境模型的技术得到了重大的突破。该项技术能够使种植在低吸附圆底孔板中离散的细胞聚集成球体。而球体被认为能够比常规的二维 (2D) 细胞培养更有效地模拟肿瘤行为。因为与肿瘤实体类似，3D 细胞球也包含暴露在球面的细胞和深埋在球内的细胞、都含有增殖

线粒体是细胞的主要能量来源，在调节细胞代谢中起着重要作用。线粒体可以根据环境条件和细胞需求改变其结构来调节自身的形态，其动力学本质是由分裂、融合、自噬和生物发生几个过程驱动。线粒体分裂产生大量的圆形碎片，尺寸较小；融合产生的线粒体数量较少，形状细长且尺寸较大。线粒体分裂和融合的相对过程都参与到线粒体

血管生成是指从现有血管生成新的血管， 是内皮细胞萌发、增殖、迁移、侵袭和分化等多种生物学过程中的关键步骤1、2。血 管生成失调是疾病状态的标志，并具有广泛的临床意义3-5。其中靶向肿瘤血管生成的疗法已成为抑制肿瘤生长的一种有前途的替代方法。

近年来，在体外大规模培养肿瘤细胞来模拟体内病理环境的技术已有了极大进展。 如果将培养的肿瘤细胞加入圆底的微孔中，这些富集的细胞就会形成离散的球 体。这些离散的球体同时包含了暴露在表面的和深埋在内部的细胞，增殖的和非增殖的细胞，外面的富氧层和内部的缺氧中心。基于上述特点，与传统的二维细胞培养方法相比，

肺类器官模型因其能够再现真实组织的复杂性而在生物研究和筛选中越来越受欢迎。为了模拟体内的人体肺器官， 我们在有助于 3D 结构形成的条件下培养了原代人肺上皮细胞，重现了肺气道形态和功能上的特征。在肺类器官培养中，上皮干细胞和祖细胞在添加了一系列生长因子 的 ECM 中培养。类器官随后生长成复杂的结构

基于图像的表型分析方法，如广泛使用的 Cell Painting  分析，使用高内涵成像和多参数输出来研究细胞中的生物、遗传和化学扰动。这种日益流行的方法正被应用于从药物发现项目到基因组筛选研究。在标准的 Cell Painting 实验中，各种细胞器和结构 ( 细 胞核、细胞质、线粒体、