香港成熟卵母细胞纺锤体揭示卵母细胞关键结构

纺锤体观测仪使ICSI更加安全可靠

在进行单精子卵胞浆内注射（ICSI）授精时，**初人们观察人体内成熟的卵母细胞时，通常认为，卵母细胞纺锤**于***极体附近，故传统的ICSI操作是转动卵母细胞使其***极**于6点或12点处，然后在3点处注入精子。但是，在大量使用纺锤体观测仪后发现，***极体并不能很好地预测纺锤体的位置。一项研究提示，在ICSI后，用纺锤体观测仪观察纺锤体与***极体的夹角，结果发现小于30°这组卵母细胞的正常受精率更高。极体在卵周隙中的移动，或者纺锤体在胞质中的易位都使两者的位置关系发生改变，普通光学显微镜下ICSI穿刺部位的选择，可能会损伤纺锤体和(或)造成染色体的异常。通过纺锤体观测仪，可以精确地对卵母细胞中纺锤体的位置进行定位，从而避免在ICSI过程中损伤纺锤体，使ICSI更加安全可靠。有文献报道，在进行ICSI时，观察到“双折射纺锤体”的成熟卵母细胞的受精率和质量胚胎率***高于未观察到双折射纺锤体组。也有学者发现，有些卵母细胞在普通光学显微镜下看到是正常的，但在纺锤体观测仪这个“照妖镜”下，就能显出原形，表现为有***极体、但缺乏双折射的纺锤体，这类卵母细胞ICSI后的受精率和妊娠率极低。 纺锤体微管与染色体之间的相互作用是细胞分裂的重点事件。香港成熟卵母细胞纺锤体揭示卵母细胞关键结构

纺锤体，顾名思义，其形状类似于纺织用的纺锤，是在细胞分裂前初期到末期形成的一种特殊细胞器。它的主要元件包括微管、附着微管的动力分子分子马达，以及一系列复杂的超分子结构。微管是纺锤体的基础骨架，由αβ-微管蛋白二聚体组成，这些微管相互交错，形成纺锤状结构，将染色体紧密地联系在一起。在动物细胞中，纺锤体的形成和组装通常由中心体引导和控制。中心体是一个位于细胞质中的复合体，由两个中心粒嵌套在被称为pericentriolarmaterial（PCM）的区域内组成。PCM富含微管相关蛋白和其他蛋白质，如谷氨酸脱羧酶等微管主要蛋白，这些蛋白质共同协作，确保纺锤体的正确组装和稳定。相比之下，高等植物细胞的纺锤体并不包含中心体，而是由细胞极板附近的微管组织形成。香港ICSI纺锤体透明带研究纺锤体有助于理解细胞分裂的分子机制。

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]。

纺锤体是如何形成的（2）

       动粒微管连接染色体动粒与位于两极的中心体。在有丝分裂前期，一旦核被膜解聚，由相反两个方向的中心体伸出的动粒微管就会随机地与染色体上的动粒结合而俘获染色体，微管**终附着在动粒上，动粒微管把染色体和纺锤体连接在一起。在细胞分裂期的后期，分开后的染色单体被拉向两极。染色体移动由两个相互独立且同步进行的过程所介导，分别为过程A和过程B。在过程A中，在连接微管和动粒的马达蛋白的作用下，动粒微管解聚缩短，在动粒处产生的拉力使染色体移向两极。极间微管是从一个中心体伸出的某些微管与从另一个中心体伸出的微管相互作用，阻止了它们的解聚，从而使微管结构相对稳定，两套微管的这种结合形成了有丝分裂纺锤体的基本框架，具有典型的两极形态，产生这些微管的两个中心体称为纺锤极，这些相互作用的微管被称为极间微管。在有丝分裂后期过程B中，极间微管的伸长和相互间的滑行使纺锤极向两极方向移动。星体微管从中心体向周围呈辐射状分布，在有丝分裂后期过程B中，每一纺锤极上向外伸展的星体微管发出向外的力，拉动两个纺锤极向两极方向移动。

     纺锤体微管网络的复杂性确保了细胞分裂的精确性和高效性。

纺锤体观测新技术提升“试管婴儿”胚胎受精率

什么是纺锤体观测仪？

      纺锤体观测仪是利用光线经过双折射性的物体时产生的光程差，对卵母细胞内的纺锤体进行动态及无创观察的显微观测系统。

纺锤体观测仪主要有什么用处？

       纺锤体观测仪主要用于ICSI注射时纺锤**置观测，避免ICSI注射时对卵子的纺锤体损伤。

       目前的ICSI注射方法是：假定成熟的MII卵母细胞的纺锤体靠近***极体，通过定位***极**置于6点或12点方向，在垂直于***极体的3点钟方向注入精子。但事实上，纺锤体的位置不是固定不变的，***极体不能精细预测所有卵母细胞纺锤体的位置，约39%的纺锤体并不能通过***极体预测。传统的ICSI注射很可能损坏纺锤体，若纺锤体损伤很可能导致卵母细胞死亡或染色体异常。因此，在ICSI注射时对纺锤体进行观察，对于ICSI操作和受精结局都有非常重要的意义，可以显著提高ICSI受精率，有大量文献报道正常受精率在观察到纺锤体的卵子中***高于未观察到纺锤体的卵子（83.3% VS 77.2%）。

纺锤体仪还有什么作用？

      纺锤体观测仪还可以对一代受精后的卵母细胞受精情况进行评估，选择未受精的卵母细胞进行补救ICSI***。 纺锤体的一端连接着染色体，另一端则锚定在细胞两极。美国双折射性纺锤体Oosight Basic

纺锤体在细胞分裂过程中与细胞骨架协同工作。香港成熟卵母细胞纺锤体揭示卵母细胞关键结构

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。 香港成熟卵母细胞纺锤体揭示卵母细胞关键结构