人类黑素细胞主要分布于表皮基底层。表皮黑素细胞起源于神经嵴。HE染色的切片中，黑素细胞核小浓染，胞浆透明，约10个基底细胞中可见一个。能确定黑素细胞的方法有透射电镜观察及多巴染色。免疫细胞化学染色目前仅以抗S-100蛋白抗体着染有一定参考意义，根据其位于基底层一般可判断其系黑素细胞，但有时Langerhan氏细胞也可存在于基底层，而且我们在应用中还发现，不少皮内痣未累及表皮的黑素细胞作S-100蛋白染色时，表皮基底层未能显示阳性的黑素细胞。中间丝系列中，黑素细胞波形纤维蛋白阳性。此外，黑素细胞尚可表达黑素小体相关抗原（HMSA）、一些神经苷酯、P97等黑素瘤相关抗原，但极微弱。
色素痣可表达与黑素细胞相同的抗原，且通常较强。1987年Nakanish等曾克隆出一析仅与色素痣而不与正常黑素细胞及黑素瘤细胞反应的单抗TNKH1，由于未见进一步的研究，尚不能认为色素痣中存在一种特异抗原。
恶性黑素瘤主要起源于表皮黑素细胞，少数起源于色素痣、真皮等。在黑素细胞及其肿瘤中，表皮黑素细胞最为成熟，除分化抗原外，表达的抗原少，色素痣特别是交界痣处于较低的增殖状态，表达的抗原较多，恶性黑素瘤分化最低，增生活跃，除能表达正常黑素细胞及痣细胞所表达的抗原外，尚能表达一些特殊的黑素瘤相关抗原，或表达强度远高于正常黑素细胞及痣细胞。
近10余年来，已克隆出许多株黑素瘤相关抗原的抗体，但至今尚未发现一种真正的黑素瘤特异抗原，有的单抗虽具有很高的特异性及敏感性，如两伯称2-139-1及6-26-3的单抗，黑素瘤阳性率26/26，呈强阳性或中度阳性，22例色素痣仅1列交界痣可疑阳性，然而近10年的文献跟踪未见进一步的深入研究。
在众多的黑素瘤相关抗原中，以P97、神经节 苷酯、HMB45研究得较深入。诊断应用中应用最多的是HMB45,Gown等以ABC法观察了60例恶性黑素瘤，仅2例阴性，交界部痣细胞阳性6例，皮内痣及30种168例非黑素细胞性肿瘤全部阴性。最近的免疫电镜观察显示，HMB45抗原定位于黑素化不完全的黑素小体或称异常黑素小体上。由于大样本量的电镜观察发现少数先天性痣的皮内痣中可以有异常黑素小体，另一方面少数黑素瘤中不一定存在异常黑素小体，所以应用HMB45时，除需注意交界部的阳性对黑素细胞肿瘤的良恶性鉴别无意义外，皮内损害中的阳性与阴性亦应结合HE切片进行分析。
神经节 苷酯（Ganglioside）是一类带唾液酸的鞘糖酯，按糖基中唾液酸的数目分为单、二、三、四唾液酸神经节 苷酯，分别简称GM、GD、GT和GQ，每种神经节 苷酯还可根据薄板层析迁移率Rf值的大小再分几个亚类，如GD1、GD2、GD3等。神经组织、黑素细胞等含很微量神经节 苷酯，细胞恶变过程中往往伴有神经节 苷酯的改变，其改变程度与肿瘤的恶性程度和转移有关。黑素瘤细胞表达大量GD3、GM3，25%原发和50%转移性黑素瘤还表达GD2。研究表明，恶性黑素瘤与正常黑素细胞所表达的神经节 苷酯的结构是相同的，一些神经节 酯的单抗只与黑素瘤结合，不与正常黑素细胞、神经组织结合，可能是由于含量的差异所致，另外可能与神经节 苷酯在细胞表面的暴露程度有关。GM3已被称为黑素瘤的跨种抗原，但GD3较GM3更具特异性，因两者在正常黑素细胞中的比值GM3：GD3为18：1，在黑素瘤中GM3：GD3为1：15。
目前针对神经节 苷酯的单抗有数10株，各株的抗原结合特性有一定差异，较早的一株名为R24的抗原为GD3，除与黑素瘤、星形细胞瘤反应外，与其它一些恶性肿瘤及少数正常组织亦有反应。国内引进的一株名为Mel3的杂交瘤所针对的抗原为GD2、GT3、GD3、GQ16，10例黑素瘤组织细胞100%强阳性或中度阳性，4/7例色素痣的部分细胞弱阳性或中度阳性，4/14例表皮黑素细胞呈极弱反应，胎肝以外的其它胚胎组织阴性。田芳等用该单抗所染结果与前述相类似。
P97抗原是一膜结合的转铁蛋白样分子，黑素瘤细胞膜上含量很高。现已克隆出P97分子cDNA并制备成分子疫苗，但应用前景尚不明。对P97的研究主要是应用放免法，很少应用免疫组化方法。
S-100蛋白、波形纤维蛋白虽不象一些黑素瘤相关抗原那样具有高特异性，但其应用范围广，易获得，所以此二种蛋白的抗体在黑素瘤鉴别诊断中应用最普遍。我们对68例病理确诊或疑诊的黑素瘤组织进行染色，结合抗角蛋白抗体标染，HE切片观察等，否定了11例的诊断，余57例S-100蛋白及波形纤维蛋白均阳性。根据此观察，笔者认为：在HE切片观察基础上，排除一些神经性肿瘤、组织细胞增生症X、色素痣，S-100蛋白及波形纤维蛋白均阳性，能肯定恶性黑素瘤诊断，两抗体均阴性能否定诊断。
NSE在黑素瘤中的表达率较低，染色弱，在黑素瘤鉴别诊断中实用意义不大。