腫瘤異質(zhì)性(Tumor heterogeneity)是腫瘤發(fā)生發(fā)展機制研究及腫瘤細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,會造成細胞和組織形態(tài)學信息的損失。而量子點自身光學特性和多色成像能力,非常適用于腫瘤異質(zhì)性研究,可將分子表達與組織形態(tài)學觀察整合,對于精確診斷具有重要意義。
埃默里大學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本,針對四個前列腺癌標志物E-cadherin、high-molecular-weight cytokeratin (CK HMW)、p63、a-methylacyl CoA racemase (AMACR),利用不同種屬和發(fā)射波長的量子點標記二抗,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)展進程中,伴隨著腺體結(jié)構(gòu)的改變(從基底和腔細胞雙層向惡性細胞單層的轉(zhuǎn)變),呈現(xiàn)不同的分子標志物表達模式。相較于傳統(tǒng)的組織切片HE染色和免疫組化(IHC)方法,量子點多色成像具有高度可重復性,并與HE、IHC結(jié)果具有良好的相關(guān)性?梢灶A計,對于復雜而可疑的非典型組織樣本,量子點多色成像可提供分子表達譜和組織形態(tài)學的整合信息;同時,從復雜的細胞/組織環(huán)境中檢測到罕見細胞類型(如腫瘤干細胞、單個惡性轉(zhuǎn)化細胞等),早期發(fā)現(xiàn)細胞的惡性轉(zhuǎn)化,對于精準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多色成像分析顯示腫瘤異質(zhì)性。 星形標記正常前列腺組織(E-cadherin、CK HMW、p63均表達,無AMACR表達),箭頭標記惡性轉(zhuǎn)化的腺體(AMACR高表達,CK HMW和p63表達缺失),雪花標記前列腺上皮內(nèi)瘤(PIN)(AMACR和p63均有表達的轉(zhuǎn)化期)。
圖2 量子點多色成像顯示前列腺惡性轉(zhuǎn)化過程中的分子表達和組織形態(tài)變化。
(a) 良性前列腺(基底-腔細胞雙層,AMACR-); (b) 腔細胞層出現(xiàn)單個惡性轉(zhuǎn)化細胞(AMACR+); (c) 前列腺中同時存在惡性片段(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,CK HMW和p63表達缺失)。
文獻來源:
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.