傳統二維細胞培養只能在二維平面上對細胞進行基因操作，可以了解到特定基因改變對細胞生物學行為的影響，卻不能準確反應腫瘤發生的形態學特點。動物模型雖然可以準確地反映腫瘤發生的形態學特點，但難以進行大規模的基因操作研究，同時也不能對中間的發生過程進行實時觀察。三維細胞培養系統結合了二維細胞培養和動物模型的優點，在體外構建與體內相近的細胞發育結構系統。因而三維細胞培養除可以模擬腫瘤細胞在體內生長微環境之外，還可以高通量地研究特定基因改變與細胞表型的關系及其生物學行為的變化過程。

 

    三維培養細胞技術的*之一——Bissell等利用該技術成功地構建了乳腺癌上皮細胞培養模型，并在乳腺癌的研究中取得重大進展。研究發現，細胞外基質及其整聯蛋白家族受體決定了乳腺上皮細胞的表型，這種作用超過了細胞的基因型對細胞表型的影響。來源于同一種系的正常乳腺上皮細胞S-1和成瘤細胞T4-2在二維培養條件下，兩種細胞在形態和生長速度上差別不大。然而，在三維再造基底膜上培養時，S-1細胞呈現完整的腺泡樣結構，而T4-2細胞則形成巨大的、排列松散、紊亂的侵襲性克隆。當對T4-2細胞克隆群進行B1-整聯蛋白抗體干預實驗，發現T4-2細胞克隆惡性表型被*逆轉，而且這種表型變化是可逆的，二維培養則無此結果。由此可見，三維細胞培養模型能輔助判斷和選擇特定抑制劑及其組合，以有效地抑制特定分型的癌細胞的生長，可應用于腫瘤特異性化療藥物的設計，殺死癌細胞或阻止腫瘤的進展。

 

     腫瘤細胞所處的微環境對腫瘤發生發展起重要作用。在體內，腫瘤細胞通過細胞與細胞、細胞與細胞外基質間的信號傳遞維持腫瘤的生長。三維細胞培養技術能模擬體內細胞與細胞間以及細胞與細胞外基質間信號傳遞的微環境，還可以通過技術的改進實現多種細胞的共培養及其與細胞外基質的。盡管在乳腺癌的研究中，三維培養模型比較成熟，但理論上每一種組織、每一種器官都具有各自*的微環境。