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量子点多色成像显示临床组织样品的肿瘤异质性分子图谱

2020.5.25

肿瘤异质性（Tumor heterogeneity）是肿瘤发生发展机制研究及肿瘤细胞根除治疗方法探寻所面临的巨大挑战。肿瘤异质性广泛存在于各种肿瘤（尤其是乳腺癌和前列腺癌具有高度异质性），但是检测和评估方法尚欠缺。目前的技术如RT-PCR, gene chips, protein chips, two-dimensional gel electrophoresis, biomolecular mass spectrometry等方法，会造成细胞和组织形态学信息的损失。而量子点自身光学特性和多色成像能力，非常适用于肿瘤异质性研究，可将分子表达与组织形态学观察整合，对于精确诊断具有重要意义。

埃默里大学Shuming Nie教授课题组，对于根治性前列腺切除术及穿刺活检的石蜡包埋组织标本，针对四个前列腺癌标志物E-cadherin、high-molecular-weight cytokeratin (CK HMW)、p63、a-methylacyl CoA racemase (AMACR)，利用不同种属和发射波长的量子点标记二抗，通过两轮一抗/二抗顺序染色，基于波长分辨的荧光成像和光谱分析，揭示了前列腺癌发展进程中，伴随着腺体结构的改变（从基底和腔细胞双层向恶性细胞单层的转变），呈现不同的分子标志物表达模式。相较于传统的组织切片HE染色和免疫组化（IHC）方法，量子点多色成像具有高度可重复性，并与HE、IHC结果具有良好的相关性。可以预计，对于复杂而可疑的非典型组织样本，量子点多色成像可提供分子表达谱和组织形态学的整合信息；同时，从复杂的细胞/组织环境中检测到罕见细胞类型（如肿瘤干细胞、单个恶性转化细胞等），早期发现细胞的恶性转化，对于精准诊断和治疗具有重要意义。

图1 前列腺肿瘤组织切片的量子点多色成像分析显示肿瘤异质性。星形标记正常前列腺组织（E-cadherin、CK HMW、p63均表达，无AMACR表达），箭头标记恶性转化的腺体（AMACR高表达，CK HMW和p63表达缺失），雪花标记前列腺上皮内瘤（PIN）（AMACR和p63均有表达的转化期）。

图2 量子点多色成像显示前列腺恶性转化过程中的分子表达和组织形态变化。

(a) 良性前列腺（基底-腔细胞双层，AMACR-）； (b) 腔细胞层出现单个恶性转化细胞（AMACR+）； (c) 前列腺中同时存在恶性片段（黄色箭头，AMACR+）、良性片段（红色p63+）及过渡结构（低AMACR表达及p63缺失）；(d) 良性腺体旁5-10μm 的恶性腺体（黄色箭头）；

(e) 內褶腺体出现部分恶性转化（黄色箭头）；(f) 完全恶性转化腺体（AMACR高表达，CK HMW和p63表达缺失）。

文献来源：

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.

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量子点多色成像显示临床组织样品的肿瘤异质性分子图谱

周锦帆