聯(lián)合應用量子點及熒光發(fā)射掃描顯微鏡技術的腫瘤轉移示蹤

腫瘤轉移是實現(xiàn)腫瘤有效治療的一大障礙，而目前有關腫瘤轉移（特別是侵潤Extravasation）過程的認識非常有限。主要原因是參與腫瘤轉移的多細胞、多分子之間的相互作用復雜，腫瘤轉移過程難以實現(xiàn)在體示蹤。隨著新技術的發(fā)展，熒光顯微鏡成像可實現(xiàn)對細胞的高分辨示蹤；而量子點作為新型熒光探針，具有熒光亮度高、穩(wěn)定性好、適于多色成像等優(yōu)勢，相較于傳統(tǒng)有機熒光探針更適合長期動態(tài)觀測。美國洛克菲勒大學Sanford M Simon課題組，聯(lián)合應用量子點和發(fā)射光譜掃描多光子顯微鏡成像技術，實現(xiàn)了在體腫瘤侵潤轉移的示蹤觀察。

Evelyn B Voura等發(fā)現(xiàn)，量子點標記對體外培養(yǎng)的腫瘤細胞沒有明顯的毒性作用，將量子點標記的腫瘤細胞靜脈注射入小鼠體內，與未標記細胞的侵潤轉移行為沒有明顯區(qū)別（圖1）；另外，利用多光子激光器的激發(fā)，對量子點進行光譜掃描和成像，可實現(xiàn)五個不同群體細胞的同時觀察（圖2）。總之，該項研究在建立量子點的安全的在體研究方法之外，尚可用于開展在體多細胞的相互作用研究。

圖1 以量子點對腫瘤細胞進行細胞內標記并在體成像

(a) 應用DNA轉染試劑Lipofectamine2000，使腫瘤細胞B16F10被DHLA加帽的510nm量子點（黃）標記，腫瘤細胞則被標志物染為紅色；(b) 利用發(fā)射掃描共聚焦顯微鏡，應用META檢測器，獲取細胞內量子點（圓形）及細胞標志物（菱形）的熒光值（488nm激發(fā)）；(c) 應用Lipofectamine2000使>80%的腫瘤細胞被量子點標記；(d) 同時被量子點（黃）和標志物（紅）標記的腫瘤細胞，注射入小鼠尾靜脈，5h后對肺組織進行固定和包埋，并將內皮細胞標記為綠色。以1mm光學切片對肺組織包埋樣品進行三維投影；(e) 對510nm量子點（圓形）、腫瘤標志物（菱形）以及內皮細胞標志物（方形）進行發(fā)射光譜掃描。

圖2 發(fā)射掃描多光子顯微鏡可區(qū)分至少5個細胞群

(a) B16F10腫瘤細胞被標記不同量子點，混合后經(jīng)尾靜脈注射入小鼠體內，5h后制備肺組織包埋切片，以發(fā)射掃描多光子顯微鏡對細胞成像；(b) 由多光子成像獲得相應區(qū)域的發(fā)射光譜掃描數(shù)值（圓形指示510nm量子點，菱形指示570nm量子點）；(c) 以5種不同量子點（510/550/570/590/610nm）分別標記腫瘤細胞，混合后接種于玻片培養(yǎng)，以發(fā)射掃描多光子顯微鏡成像；(d) 以10nm帶寬進行發(fā)射光譜掃描的數(shù)據(jù)。

文獻來源：

Voura EB, Jaiswal JK, Mattoussi H, Simon SM. Tracking metastatic tumor cell extravasation with quantum dot nanocrystals and fluorescence emission-scanning microscopy. Nat Med. 2004;10(9):993-8.