纺锤体实时成像纺锤体胚胎发育

什么是纺锤体？它有多重要？

纺锤体主要由微管蛋白组成，微管蛋白是一种含有α和β亚单位的异二聚体。纺锤体不是一成不变的，常常处于组装和去组装的动态变化过程中，一般在细胞分裂的中、后期，纺锤体结构较为典型。纺锤体主要有两个作用：其一，排列与分配染色体；其二，决定细胞胞质分裂的分裂面。纺锤体的完整性决定了染色体分裂过程在时间和空间上的准确性。纺锤体就像一位聪明的大力士的双手，在细胞分裂过程中，能精细的将等位染色体平均拉向细胞的两极，确保分裂后的2个子细胞中的染色体数目相等。但是，如果这个大力士多了一只或几只手，染色体的分配将紊乱，导致非整倍体。纺锤体损伤的增加多见于高龄妇女，或接触某些化学物质的卵母细胞。

在细胞分裂过程中，纺锤体对卵母细胞染色体的平衡、运动、分配、和极体的排出非常关键。卵母细胞成熟过程中的两次减数分裂形成两次纺锤体，卵母细胞受精、雌雄原核融合后又会形成有丝分裂纺锤体。 纺锤体在细胞分裂完成后迅速解体，为细胞进入下一个周期做准备。纺锤体实时成像纺锤体胚胎发育

随着科技的进步，冷冻与解冻技术也在不断创新。例如，玻璃化冷冻技术因其快速冷冻和解冻的特点，能够有效减少冷冻过程中的冰晶形成和渗透压变化对纺锤体的损伤。此外，一些研究者还尝试将微流控技术应用于卵母细胞的冷冻保存中，以实现更精确的温度控制和更均匀的冷冻保护剂分布。无损观察技术如偏光显微镜（Polscope）和冷冻电镜（Cryo-EM）等的应用为MI期纺锤体卵冷冻研究提供了新的视角。这些技术能够在不破坏卵母细胞活性的情况下实时观察纺锤体的形态和变化，从而更准确地评估冷冻保存的效果。香港纺锤体实时成像纺锤体Oosight Basic显微镜下的纺锤体，如同精密的分子机器，引导染色体分离。

近年来，随着玻璃化冷冻技术的不断发展，成熟卵母细胞纺锤体的冷冻保存研究取得了进展。研究表明，采用玻璃化冷冻法冷冻保存的成熟卵母细胞，在解冻后其纺锤体和染色体的形态及功能均能得到较好的保持。这主要得益于玻璃化冷冻过程中避免了冰晶形成对细胞的损伤，以及冷冻保护剂对细胞的有效保护。然而，值得注意的是，尽管玻璃化冷冻法在提高解冻存活率和妊娠成功率方面取得了成效，但仍存在一些问题。例如，冷冻过程中纺锤体的微管结构可能受到低温的影响而发生解聚，导致染色体分离异常。此外，冷冻保护剂的毒性也可能对卵母细胞造成一定的损伤。为了克服这些问题，研究者们进行了大量的实验和优化工作。例如，通过改进冷冻保护剂的配方和浓度，降低其对细胞的毒性；通过优化冷冻速率和程序，减少冷冻过程中对细胞的机械损伤；以及通过筛选和评估不同冷冻载体和保存时间对卵母细胞冷冻效果的影响，寻找好的冷冻保存条件。

在有丝分裂过程中，纺锤体的形成和功能是高度协调的。从前期到中期，纺锤体逐渐成熟，染色体被精确排列在细胞的中间区域。到了后期和末期，纺锤体开始分解，将染色体拉向细胞的两极，并完成胞质分裂。这一过程中，纺锤体的微管通过缩短和伸长来协调染色体的移动和定位，确保遗传信息的准确传递。虽然无丝分裂过程中不形成明显的纺锤体结构，但纺锤体的相关成分（如微管和动力蛋白）仍在细胞分裂中发挥作用。例如，在质体分裂中，纺锤体成分同样起到了精确定位和运动染色体的作用。在减数分裂过程中，纺锤体的形成和功能更加复杂。以人卵母细胞为例，其纺锤体在减数分裂过程中会经历一段较长时间的“多极纺锤体”阶段，而后才形成双极状纺锤体。这一过程需要多种关键蛋白（如HAUS6、KIF11和KIF18A）的参与和调控。纺锤体的正确组装和双极化对于保证卵母细胞的正常发育和受精至关重要。纺锤体在细胞分裂过程中展现出惊人的自我组装能力。

多极纺锤

      在有丝分裂时纺锤体一般有二个极。但是在多精入卵的卵细胞、肿瘤细胞、培养的HeLa细胞、杂种细胞等，随着条件不同可形成有3、4个或者更多个极的纺锤体。当存在多极纺锤体时，染色体的后期分配便不规则，可形成几个小核。用低浓度的秋水仙碱等药物处理也能诱导出同样的变化。木贼等特殊的植物体或胚乳细胞，往往在分裂初期形成多极纺锤体，及至分裂中期多数可恢复为二个极。

      长期以来，科学家认为在哺乳动物胚胎的***次细胞分裂过程中，只有一个纺锤体负责将胚胎染色体分配到两个细胞中。但欧洲研究人员利用小鼠开展的**近实验观察发现，这个过程中实际上有两个纺锤体，分别负责来自父亲和母亲的染色体[2]。

      双纺锤体的形成可能部分解释了为什么哺乳动物在早期发育阶段（胚胎*初的几次细胞分裂中）会有非常高的错误率。如果纺锤体的两极没有对齐和融合，那么，受精卵的遗传物质可能会被拉向3个或4个方向，而不是2个。而这种错误会导致拥有多个细胞核的细胞产生，从而终止胚胎发育。双纺锤体理论的提出提供了一种先前未知的机制。接下来需要探讨的是双纺锤体是否在人类中也发挥相同的作用。因为，这将为研究如何改善人类不育***提供非常有价值的信息[3]。 纺锤体微管的动态变化是细胞分裂周期的重要标志。深圳无损观察纺锤体兼容大部分显微镜

纺锤体在细胞分裂后期通过微管切割机制实现染色体分离。纺锤体实时成像纺锤体胚胎发育

如何观察纺锤体呢？

在普通光学显微镜下，人类卵母细胞是半透明的，无法对纺锤体的结构进行观察和分析。传统方法是用一种特异的DNA荧光染料对卵母细胞染色，在紫外光下可显示纺锤体，这种免疫荧光方法对卵母细胞有损伤，不能应用于临床。为了更好的观测纺锤体，美国海洋生物学实验室的R．Oldenbourg等利用纺锤体的双折射特性，开发出偏振光显微镜。现今，偏振光显微镜已经发展成为一种无创性的观察和分析纺锤体动态结构的显微观测系统，我们也叫它纺锤体观测仪。它不仅能对双折射性纺锤体信号的有无进行定性分析，还能对信号的强弱进行定量分析。 纺锤体实时成像纺锤体胚胎发育