腫瘤異質(zhì)性（Tumor heterogeneity）是腫瘤發(fā)生發(fā)展機(jī)制研究及腫瘤細(xì)胞根除治療方法探尋所面臨的巨大挑戰(zhàn)。腫瘤異質(zhì)性廣泛存在于各種腫瘤（尤其是乳腺癌和前列腺癌具有高度異質(zhì)性），但是檢測和評估方法尚欠缺。目前的技術(shù)如RT-PCR, gene chips, protein chips, two-dimensional gel electrophoresis, biomolecular mass spectrometry等方法，會(huì)造成細(xì)胞和組織形態(tài)學(xué)信息的損失。而量子點(diǎn)自身光學(xué)特性和多色成像能力，非常適用于腫瘤異質(zhì)性研究，可將分子表達(dá)與組織形態(tài)學(xué)觀察整合，對于精確診斷具有重要意義。

埃默里大學(xué)Shuming Nie教授課題組，對于根治性前列腺切除術(shù)及穿刺活檢的石蠟包埋組織標(biāo)本，針對四個(gè)前列腺癌標(biāo)志物E-cadherin、high-molecular-weight cytokeratin (CK HMW)、p63、a-methylacyl CoA racemase (AMACR)，利用不同種屬和發(fā)射波長的量子點(diǎn)標(biāo)記二抗，通過兩輪一抗/二抗順序染色，基于波長分辨的熒光成像和光譜分析，揭示了前列腺癌發(fā)展進(jìn)程中，伴隨著腺體結(jié)構(gòu)的改變（從基底和腔細(xì)胞雙層向惡性細(xì)胞單層的轉(zhuǎn)變），呈現(xiàn)不同的分子標(biāo)志物表達(dá)模式。相較于傳統(tǒng)的組織切片HE染色和免疫組化（IHC）方法，量子點(diǎn)多色成像具有高度可重復(fù)性，并與HE、IHC結(jié)果具有良好的相關(guān)性。可以預(yù)計(jì)，對于復(fù)雜而可疑的非典型組織樣本，量子點(diǎn)多色成像可提供分子表達(dá)譜和組織形態(tài)學(xué)的整合信息；同時(shí)，從復(fù)雜的細(xì)胞/組織環(huán)境中檢測到罕見細(xì)胞類型（如腫瘤干細(xì)胞、單個(gè)惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞等），早期發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的惡性轉(zhuǎn)化，對于精準(zhǔn)診斷和治療具有重要意義。

圖1 前列腺腫瘤組織切片的量子點(diǎn)多色成像分析顯示腫瘤異質(zhì)性。 星形標(biāo)記正常前列腺組織（E-cadherin、CK HMW、p63均表達(dá)，無AMACR表達(dá)），箭頭標(biāo)記惡性轉(zhuǎn)化的腺體（AMACR高表達(dá)，CK HMW和p63表達(dá)缺失），雪花標(biāo)記前列腺上皮內(nèi)瘤（PIN）（AMACR和p63均有表達(dá)的轉(zhuǎn)化期）。

圖2 量子點(diǎn)多色成像顯示前列腺惡性轉(zhuǎn)化過程中的分子表達(dá)和組織形態(tài)變化。

 (a) 良性前列腺（基底-腔細(xì)胞雙層，AMACR-）； (b) 腔細(xì)胞層出現(xiàn)單個(gè)惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞（AMACR+）； (c) 前列腺中同時(shí)存在惡性片段（黃色箭頭，AMACR+）、良性片段（紅色p63+）及過渡結(jié)構(gòu)（低AMACR表達(dá)及p63缺失）；(d) 良性腺體旁5-10μm 的惡性腺體（黃色箭頭）；

 (e) 內(nèi)褶腺體出現(xiàn)部分惡性轉(zhuǎn)化（黃色箭頭）；(f) 完全惡性轉(zhuǎn)化腺體（AMACR高表達(dá)，CK HMW和p63表達(dá)缺失）。

文獻(xiàn)來源：

Liu J, Lau SK, Varma VA, Moffitt RA, Caldwell M, Liu T, Young AN, Petros JA, Osunkoya AO, Krogstad T, Leyland-Jones B, Wang MD, Nie S. Molecular mapping of tumor heterogeneity on clinical tissue specimens with multiplexed quantum dots. ACS Nano. 2010, 4(5):2755-65.