腫瘤異質性（Tumor heterogeneity）是腫瘤發生發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。腫瘤異質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性），但是檢測和評估方法尚欠缺。目前的技術如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性研究，可將分子表達與組織形態學觀察整合，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，揭示了前列腺癌發展進程中，伴隨著腺體結構的改變（從基底和腔細胞雙層向惡性細胞單層的轉變），呈現不同的分子標志物表達模式。相較于傳統的組織切片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結果具有良好的相關性。可以預計，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學的整合信息；同時，從復雜的細胞/組織環境中檢測到罕見細胞類型（如腫瘤干細胞、單個惡性轉化細胞等），早期發現細胞的惡性轉化，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瘤（PIN）（AMACR和p63均有表達的轉化期）。

圖2 量子點多色成像顯示前列腺惡性轉化過程中的分子表達和組織形態變化。

 (a) 良性前列腺（基底-腔細胞雙層，AMACR-）； (b) 腔細胞層出現單個惡性轉化細胞（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+）及過渡結構（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) 內褶腺體出現部分惡性轉化（黃色箭頭）；(f) 完全惡性轉化腺體（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.