量子点标记干细胞移植入心肌损伤部位并实现在体三...

量子点标记干细胞移植入心肌损伤部位并实现在体三维荧光成像

干细胞移植对于修复受损心肌组织具有潜在的临床应用前景，有研究者将干细胞注射入心肌作为生物起搏器，但是，如果这些细胞偏离移植部位，将会形成局部心律失常，有潜在的致命风险。因此，迫切需要对移植的干细胞进行在体示踪观察。绿色荧光蛋白和传统荧光染料在体成像中会受到心脏自发荧光的干扰，而MRI和PET等核素成像方法，对于细胞数量有较高的要求。

纽约州立大学Rosen AB等利用带负电荷的羧基量子点对间充质干细胞进行了标记，体外实验显示，量子点不影响干细胞的增殖和分化，也不影响对干细胞的外源基因转染和表达。将标记量子点的干细胞移植入心肌损伤部位后，量子点持续六周保持了良好荧光亮度以及胞浆的弥散分布，并且在干细胞分裂过程中没有进入邻近的心肌细胞（图1）。对于干细胞移植1h及1d后的心肌组织制备冰冻切片，利用量子点单细胞成像技术及相关算法，实现了移植干细胞的在体三维重构（图2）。总之，该研究明确了量子点标记在干细胞示踪中的良好应用，并首次实现了移植细胞的三维荧光成像，对心肌组织再生研究具有重要意义。

    图1 量子点标记的间充质干细胞移植入受损心脏后六周，量子点依然保持荧光亮度及胞浆内的弥散分布。

(A) 2 days； (B) 16 days；(C) 44 days；

(D) 线粒体乳酸脱氢酶实验结果显示，量子点对间充质干细胞增殖没有影响；

(E) 量子点（红色）没有进入邻近的心肌细胞（绿色）；

(F) 体外培养细胞进行裂解处理，量子点（红色）没有进入邻近的心肌细胞。

图2 量子点标记的间充质干细胞移植入受损心脏，冷冻局部组织并制备切片，利用量子点单细胞成像技术和相关算法进行在体三维荧光成像。

（A）量子点标记的间充质细胞（红色）分布于心肌组织；

（B）冰冻心肌组织横切制作切片；

（C）量子点标记干细胞移植后1h的三维重构；

（D）量子点标记干细胞移植后1d的三维重构。

文献来源：

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.