干細胞移植對于修復受損心肌組織具有潛在的臨床應用前景，有研究者將干細胞注射入心肌作為生物起搏器，但是，如果這些細胞偏離移植部位，將會形成局部心律失常，有潛在的致命風險。因此，迫切需要對移植的干細胞進行在體示蹤觀察。綠色熒光蛋白和傳統熒光染料在體成像中會受到心臟自發熒光的干擾，而MRI和PET等核素成像方法，對于細胞數量有較高的要求。

紐約州立大學Rosen AB等利用帶負電荷的羧基量子點對間充質干細胞進行了標記，體外實驗顯示，量子點不影響干細胞的增殖和分化，也不影響對干細胞的外源基因轉染和表達。將標記量子點的干細胞移植入心肌損傷部位后，量子點持續六周保持了良好熒光亮度以及胞漿的彌散分布，并且在干細胞分裂過程中沒有進入鄰近的心肌細胞（圖1）。對于干細胞移植1h及1d后的心肌組織制備冰凍切片，利用量子點單細胞成像技術及相關算法，實現了移植干細胞的在體三維重構（圖2）。總之，該研究明確了量子點標記在干細胞示蹤中的良好應用，并首次實現了移植細胞的三維熒光成像，對心肌組織再生研究具有重要意義。

    圖1 量子點標記的間充質干細胞移植入受損心臟后六周，量子點依然保持熒光亮度及胞漿內的彌散分布。

(A) 2 days； (B) 16 days；(C) 44 days；

(D) 線粒體乳酸脫氫酶實驗結果顯示，量子點對間充質干細胞增殖沒有影響；

(E) 量子點（紅色）沒有進入鄰近的心肌細胞（綠色）；

(F) 體外培養細胞進行裂解處理，量子點（紅色）沒有進入鄰近的心肌細胞。

圖2 量子點標記的間充質干細胞移植入受損心臟，冷凍局部組織并制備切片，利用量子點單細胞成像技術和相關算法進行在體三維熒光成像。

（A）量子點標記的間充質細胞（紅色）分布于心肌組織；

（B）冰凍心肌組織橫切制作切片；

（C）量子點標記干細胞移植后1h的三維重構；

（D）量子點標記干細胞移植后1d的三維重構。

文獻來源：

Rosen AB, Kelly DJ, Schuldt AJ, Lu J, Potapova IA, Doronin SV, Robichaud KJ, Robinson RB, Rosen MR, Brink PR, Gaudette GR, Cohen IS. Finding fluorescent needles in the cardiac haystack: tracking human mesenchymal stem cells labeled with quantum dots for quantitative in vivo three-dimensional fluorescence analysis. Stem Cells. 2007;25(8):2128-38.