Alla biopsia, un reperto caratteristico del mesotelioma maligno è:
Mielina
Desmosina
Corpi di Weibel-palade
Microvilli ramificati
La maggior parte dei mesoteliomi maligni (dal 50% al 60%) sono di tipo epiteliale, circa il 10% sono sarcomatoidi e il resto sono mesoteliomi maligni bifasici.
La diagnosi di mesotelioma maligno deve essere confermata mediante immunoistochimica, che dimostra che le cellule tumorali sono diffusamente positive per pancheratina, cheratina 5/6, calretinina e WT1, e negative per i marcatori epiteliali CEA, CD15, Ber-EP4, Moc-31, TTF-1, B72.3 e così via.
Per i mesoteliomi epiteliali, la colorazione positiva per pancheratina e calretinina e la colorazione negativa per tre marcatori epiteliali sono considerate sufficienti per la diagnosi. Occasionalmente, tuttavia, sono necessarie più colorazioni, poiché alcuni carcinomi sono positivi per la calretinina o sono negativi per alcuni marcatori epiteliali.
In questi casi difficili, la microscopia elettronica che mostra i classici microvilli lungamente ramificati delle cellule mesoteliali umane rispetto ai microvilli corti e non ramificati dei carcinomi può ancora essere considerata il gold standard per una corretta diagnosi.