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

紐約州立大學(xué)Rosen AB等利用帶負(fù)電荷的羧基量子點(diǎn)對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞進(jìn)行了標(biāo)記，體外實(shí)驗(yàn)顯示，量子點(diǎn)不影響干細(xì)胞的增殖和分化，也不影響對(duì)干細(xì)胞的外源基因轉(zhuǎn)染和表達(dá)。將標(biāo)記量子點(diǎn)的干細(xì)胞移植入心肌損傷部位后，量子點(diǎn)持續(xù)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(xì)胞分裂過程中沒有進(jìn)入鄰近的心肌細(xì)胞（圖1）。對(duì)于干細(xì)胞移植1h及1d后的心肌組織制備冰凍切片，利用量子點(diǎn)單細(xì)胞成像技術(shù)及相關(guān)算法，實(shí)現(xiàn)了移植干細(xì)胞的在體三維重構(gòu)（圖2）。總之，該研究明確了量子點(diǎn)標(biāo)記在干細(xì)胞示蹤中的良好應(yīng)用，并首次實(shí)現(xiàn)了移植細(xì)胞的三維熒光成像，對(duì)心肌組織再生研究具有重要意義。

    圖1 量子點(diǎn)標(biāo)記的間充質(zhì)干細(xì)胞移植入受損心臟后六周，量子點(diǎn)依然保持熒光亮度及胞漿內(nèi)的彌散分布。

(A) 2 days； (B) 16 days；(C) 44 days；

(D) 線粒體乳酸脫氫酶實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，量子點(diǎn)對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞增殖沒有影響；

(E) 量子點(diǎn)（紅色）沒有進(jìn)入鄰近的心肌細(xì)胞（綠色）；

(F) 體外培養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)行裂解處理，量子點(diǎn)（紅色）沒有進(jìn)入鄰近的心肌細(xì)胞。

圖2 量子點(diǎn)標(biāo)記的間充質(zhì)干細(xì)胞移植入受損心臟，冷凍局部組織并制備切片，利用量子點(diǎn)單細(xì)胞成像技術(shù)和相關(guān)算法進(jìn)行在體三維熒光成像。

（A）量子點(diǎn)標(biāo)記的間充質(zhì)細(xì)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(diǎn)標(biāo)記干細(xì)胞移植后1h的三維重構(gòu)；

（D）量子點(diǎn)標(biāo)記干細(xì)胞移植后1d的三維重構(gòu)。

文獻(xiàn)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.