在生殖醫(yī)學領(lǐng)域,卵母細胞的冷凍保存技術(shù)一直是研究的熱點之一,旨在提高女性生育能力的保存與利用。然而,傳統(tǒng)紡錘體觀察方法往往需要對卵母細胞進行固定和染色,這不僅破壞了細胞的活性,還限制了對其發(fā)育潛能的進一步評估。傳統(tǒng)紡錘體觀察方法,如免疫熒光染色技術(shù),雖然能夠清晰地展示紡錘體的形態(tài),但其缺點在于需要對細胞進行固定和染色處理,這一過程不可避免地會對細胞造成損傷,影響后續(xù)的實驗結(jié)果和臨床應(yīng)用。而Polscope偏振光顯微成像系統(tǒng)則通過利用紡錘體微管結(jié)構(gòu)的雙折射性,實現(xiàn)了對無需染色紡錘體的直接觀察。這一技術(shù)創(chuàng)新不僅保留了細胞的活性與完整性,還提高了觀察的實時性和動態(tài)性,為卵母細胞冷凍研究提供了更為準確和可靠的評估手段。紡錘體的形成需要多種蛋白質(zhì)的精確協(xié)作與調(diào)控。北京成熟卵母細胞紡錘體胚胎植入
冷凍電鏡技術(shù)(Cryo-EM)近年來在結(jié)構(gòu)生物學領(lǐng)域取得了重大突破,也為紡錘體卵冷凍研究提供了新的視角。通過將生物樣品冷凍至極低溫并在電子顯微鏡下進行觀察和成像,冷凍電鏡能夠揭示生物大分子的高分辨率結(jié)構(gòu),包括紡錘體微管等精細結(jié)構(gòu)。這一技術(shù)不僅克服了傳統(tǒng)電鏡技術(shù)對樣品制備的嚴格要求,還能夠在接近生理狀態(tài)下觀察紡錘體的形態(tài)和功能,為無損觀察紡錘體提供了強有力的技術(shù)支持。無損觀察紡錘體技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測冷凍過程中紡錘體的形態(tài)變化,從而準確評估冷凍保存的效果。通過對比冷凍前后紡錘體的形態(tài)和穩(wěn)定性,研究者可以優(yōu)化冷凍保護劑的配方和濃度,以及改進冷凍程序,減少冷凍損傷,提高解凍后卵母細胞的存活率和發(fā)育潛能。深圳紡錘體兼容大部分顯微鏡顯微鏡下的紡錘體,如同精密的分子機器,引導染色體分離。
細胞生物學領(lǐng)域,紡錘體作為有絲分裂過程中的主要結(jié)構(gòu),發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。它不僅確保了染色體的精確分離,還決定了胞質(zhì)分裂的分裂面,從而保證了遺傳信息的穩(wěn)定傳遞和細胞增殖的準確性。紡錘體是一種在細胞分裂前期形成的臨時性細胞器,由微管、微管結(jié)合蛋白以及多種調(diào)節(jié)蛋白組成。微管是紡錘體的主干,由α、β微管蛋白異源二聚體及少量微管結(jié)合蛋白聚合而成,呈現(xiàn)出動態(tài)生長和縮短的特性。在動物細胞中,紡錘體由星體微管、極間微管和動粒微管構(gòu)成,這些微管在中心體的引導下,從兩極向中心區(qū)域延伸,形成一個類似紡錘的形狀。而在植物細胞中,紡錘體則是由細胞兩極發(fā)出的紡錘絲直接構(gòu)成,不含有星體微管,因此被稱為無星紡錘體。
胞質(zhì)膜在動物細胞的細胞分裂結(jié)束時,母細胞在一個被稱為“胞質(zhì)分裂”的過程中分裂成兩個子細胞和分區(qū)隔離的染色體。有絲分裂紡錘體控制胞質(zhì)膜上的“胞質(zhì)分裂”事件,但連接這兩個宏觀結(jié)構(gòu)的機制一直不清楚。MarkPetronczki及其同事提供了一個結(jié)構(gòu)和功能分析結(jié)果,他們發(fā)現(xiàn)**紡錘體蛋白(紡錘體中間區(qū)域和中間體中的一個蛋白復合物)是有絲分裂紡錘體與胞質(zhì)膜間所缺失的聯(lián)系環(huán)節(jié),這個聯(lián)系環(huán)節(jié)確?!鞍|(zhì)分裂”過程的***結(jié)果。本文作者還發(fā)現(xiàn),**紡錘體蛋白的MgcRac***亞單元中的一個區(qū)域為一個“系繩”,它連接到胞質(zhì)膜中的磷酸肌醇脂質(zhì)上。[4]紡錘體的研究有助于揭示細胞分裂過程中的精細調(diào)控機制。
核移植,又稱體細胞核移植,是一種將體細胞的細胞核移入去核卵母細胞中的技術(shù)。這一技術(shù)的關(guān)鍵在于確保移植后的細胞核能夠在卵母細胞內(nèi)重新編程,恢復全能性,并引導后續(xù)的胚胎發(fā)育。自1996年克隆羊“多莉”誕生以來,核移植技術(shù)便引起了全球范圍內(nèi)的關(guān)注與研究熱潮。紡錘體是卵母細胞在減數(shù)分裂過程中形成的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),負責精確分離染色體,確保遺傳信息的正確傳遞。然而,紡錘體對外部環(huán)境極為敏感,容易受到冷凍過程中溫度波動、滲透壓變化及冷凍保護劑毒性等因素的影響而發(fā)生損傷。因此,紡錘體卵冷凍技術(shù)的成功與否,直接關(guān)系到核移植后胚胎的發(fā)育潛力和質(zhì)量。紡錘體微管的動態(tài)變化受到細胞周期蛋白的調(diào)控。武漢哺乳動物紡錘體改善分級
紡錘體在減數(shù)分裂中也發(fā)揮重要作用,確保生殖細胞染色體正確分離。北京成熟卵母細胞紡錘體胚胎植入
在有絲分裂中,紡錘體負責將姐妹染色單體分離并牽引至細胞兩極,形成兩個遺傳物質(zhì)完全相同的子細胞。而在減數(shù)分裂中,紡錘體則負責將同源染色體分離并牽引至細胞兩極,形成四個遺傳物質(zhì)相似的子細胞。這一過程實現(xiàn)了遺傳信息的重組和配子的形成。其次,在有絲分裂中,紡錘體的形成和分裂過程相對簡單,主要依賴于中心體的復制和分離以及微管的動態(tài)生長和縮短。而在減數(shù)分裂中,紡錘體的形成和分裂過程則更加復雜。在減數(shù)分裂Ⅰ的前期,同源染色體需要發(fā)生配對、聯(lián)會、交換和交叉等過程,這些過程都依賴于紡錘體的微管網(wǎng)絡(luò)。此外,在減數(shù)分裂Ⅱ中,姐妹染色單體的分離也需要紡錘體的牽引和定位。此外紡錘體在有絲分裂和減數(shù)分裂中的形態(tài)和大小也存在差異。在有絲分裂中,紡錘體通常呈現(xiàn)出較為規(guī)則的紡錘形狀,而在減數(shù)分裂中,紡錘體的形態(tài)則更加多樣化,可能呈現(xiàn)出不規(guī)則的形狀或分叉的形態(tài)。 北京成熟卵母細胞紡錘體胚胎植入