北京輔助生殖紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

什么是紡錘體？它有多重要？

紡錘體主要由微管蛋白組成，微管蛋白是一種含有α和β亞單位的異二聚體。紡錘體不是一成不變的，常常處于組裝和去組裝的動(dòng)態(tài)變化過程中，一般在細(xì)胞分裂的中、后期，紡錘體結(jié)構(gòu)較為典型。紡錘體主要有兩個(gè)作用：其一，排列與分配染色體；其二，決定細(xì)胞胞質(zhì)分裂的分裂面。紡錘體的完整性決定了染色體分裂過程在時(shí)間和空間上的準(zhǔn)確性。紡錘體就像一位聰明的大力士的雙手，在細(xì)胞分裂過程中，能精細(xì)的將等位染色體平均拉向細(xì)胞的兩極，確保分裂后的2個(gè)子細(xì)胞中的染色體數(shù)目相等。但是，如果這個(gè)大力士多了一只或幾只手，染色體的分配將紊亂，導(dǎo)致非整倍體。紡錘體損傷的增加多見于高齡婦女，或接觸某些化學(xué)物質(zhì)的卵母細(xì)胞。

在細(xì)胞分裂過程中，紡錘體對卵母細(xì)胞染色體的平衡、運(yùn)動(dòng)、分配、和極體的排出非常關(guān)鍵。卵母細(xì)胞成熟過程中的兩次減數(shù)分裂形成兩次紡錘體，卵母細(xì)胞受精、雌雄原核融合后又會(huì)形成有絲分裂紡錘體。 紡錘體微管網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性保證了染色體分離的準(zhǔn)確性。北京輔助生殖紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

冷凍電鏡技術(shù)（Cryo-EM）近年來在結(jié)構(gòu)生物學(xué)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(jìn)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(xì)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(yán)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(qiáng)有力的技術(shù)支持。無損觀察紡錘體技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測冷凍過程中紡錘體的形態(tài)變化，從而準(zhǔn)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(hù)劑的配方和濃度，以及改進(jìn)冷凍程序，減少冷凍損傷，提高解凍后卵母細(xì)胞的存活率和發(fā)育潛能。昆明成熟卵母細(xì)胞紡錘體Hoechst染料紡錘體在細(xì)胞分裂末期逐漸解體，為細(xì)胞質(zhì)分裂做準(zhǔn)備。

卵母細(xì)胞紡錘體對低溫環(huán)境極為敏感，冷凍過程中可能發(fā)生的冰晶形成、溶液濃縮等物理化學(xué)變化均會(huì)對紡錘體造成損傷，導(dǎo)致其形態(tài)異常、穩(wěn)定性下降。在冷凍和解凍過程中，紡錘體微管可能發(fā)生解聚和重聚，這一過程不僅影響紡錘體的形態(tài)，還可能破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)而影響卵母細(xì)胞的發(fā)育潛能。為了減輕冷凍損傷，研究者們嘗試在冷凍液中添加細(xì)胞骨架保護(hù)劑，如紫杉醇等。然而，保護(hù)劑的選擇、濃度及作用機(jī)制仍需進(jìn)一步研究和優(yōu)化。

近年來，隨著玻璃化冷凍技術(shù)的不斷發(fā)展，成熟卵母細(xì)胞紡錘體的冷凍保存研究取得了進(jìn)展。研究表明，采用玻璃化冷凍法冷凍保存的成熟卵母細(xì)胞，在解凍后其紡錘體和染色體的形態(tài)及功能均能得到較好的保持。這主要得益于玻璃化冷凍過程中避免了冰晶形成對細(xì)胞的損傷，以及冷凍保護(hù)劑對細(xì)胞的有效保護(hù)。然而，值得注意的是，盡管玻璃化冷凍法在提高解凍存活率和妊娠成功率方面取得了成效，但仍存在一些問題。例如，冷凍過程中紡錘體的微管結(jié)構(gòu)可能受到低溫的影響而發(fā)生解聚，導(dǎo)致染色體分離異常。此外，冷凍保護(hù)劑的毒性也可能對卵母細(xì)胞造成一定的損傷。為了克服這些問題，研究者們進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)和優(yōu)化工作。例如，通過改進(jìn)冷凍保護(hù)劑的配方和濃度，降低其對細(xì)胞的毒性；通過優(yōu)化冷凍速率和程序，減少冷凍過程中對細(xì)胞的機(jī)械損傷；以及通過篩選和評估不同冷凍載體和保存時(shí)間對卵母細(xì)胞冷凍效果的影響，尋找好的冷凍保存條件。紡錘體由微管組成，其動(dòng)態(tài)變化調(diào)控著細(xì)胞分裂的進(jìn)程。

在生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，卵母細(xì)胞的冷凍保存技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)，旨在提高女性生育能力的保存與利用。然而，傳統(tǒng)的紡錘體觀察方法往往需要對卵母細(xì)胞進(jìn)行固定和染色處理，這不僅破壞了細(xì)胞的活性，還限制了對其發(fā)育潛能的深入評估。偏光成像技術(shù)，特別是Polscope偏振光顯微成像系統(tǒng)，通過利用紡錘體微管結(jié)構(gòu)的雙折射性，實(shí)現(xiàn)了對紡錘體的無損觀察。這種技術(shù)無需對卵母細(xì)胞進(jìn)行固定和染色，能夠在保持細(xì)胞活性的同時(shí)，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地觀察紡錘體的形態(tài)和變化。這不僅提高了觀察的準(zhǔn)確性和可靠性，還避免了傳統(tǒng)染色方法可能帶來的細(xì)胞損傷和誤差。紡錘體在細(xì)胞分裂中的穩(wěn)定性對于細(xì)胞存活至關(guān)重要。上海Hamilton Thorne紡錘體兼容大部分顯微鏡

紡錘體的形成需要多種蛋白質(zhì)的精確協(xié)作與調(diào)控。北京輔助生殖紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

秋水仙素為什么會(huì)使有絲分裂的細(xì)胞停滯于中期

如果用秋水仙素處理有絲分裂的細(xì)胞，紡錘體會(huì)迅速消失，細(xì)胞停滯在有絲分裂中期，染色體無法分離成兩組。用秋水仙堿進(jìn)行誘導(dǎo)，從而將細(xì)胞阻斷在細(xì)胞分裂中期，也是誘導(dǎo)細(xì)胞周期同步化的重要方法之一。真核細(xì)胞周期可分為4個(gè)時(shí)期，分別是G1期、S期、G2期和M期。在細(xì)胞周期調(diào)控中主要有3個(gè)控制點(diǎn)，***個(gè)控制點(diǎn)在G1期，決定細(xì)胞能否進(jìn)入S期；第二個(gè)控制點(diǎn)在G2期，決定細(xì)胞能否進(jìn)入有絲分裂期；第三個(gè)控制點(diǎn)在M期，決定細(xì)胞是否已經(jīng)準(zhǔn)備好將復(fù)制好的染色體拉向兩極。CDK（周期蛋白依賴性蛋白激酶）對細(xì)胞周期運(yùn)行起著**性調(diào)控作用，CDK與不同時(shí)期的周期蛋白結(jié)合會(huì)在特定周期起調(diào)節(jié)作用。cyclinA、cyclinB是在M期起調(diào)節(jié)功能的兩種主要周期蛋白。細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)到分裂中期后，在后期促進(jìn)復(fù)合物(APC)的作用下，M期cyclinA和cyclinB通過泛素化途徑迅速降解，Cdkl活性喪失，細(xì)胞周期便從M期中期向后期轉(zhuǎn)化。APC活性變化是細(xì)胞周期由分裂中期向后期轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因素，其活性受到多種因素的綜合調(diào)節(jié)，紡錘體組裝檢查點(diǎn)是其重要的調(diào)控因素。紡錘體組裝不完全，或所有動(dòng)粒不能被動(dòng)粒微管全部捕捉，則APC不能被***。 北京輔助生殖紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)