冷冻电镜技术(Cryo-EM)近年来在结构生物学领域取得了重大突破,也为纺锤体卵冷冻研究提供了新的视角。通过将生物样品冷冻至极低温并在电子显微镜下进行观察和成像,冷冻电镜能够揭示生物大分子的高分辨率结构,包括纺锤体微管等精细结构。这一技术不仅克服了传统电镜技术对样品制备的严格要求,还能够在接近生理状态下观察纺锤体的形态和功能,为无损观察纺锤体提供了强有力的技术支持。无损观察纺锤体技术能够实时监测冷冻过程中纺锤体的形态变化,从而准确评估冷冻保存的效果。通过对比冷冻前后纺锤体的形态和稳定性,研究者可以优化冷冻保护剂的配方和浓度,以及改进冷冻程序,减少冷冻损伤,提高解冻后卵母细胞的存活率和发育潜能。纺锤体微管与染色体上的动粒结合,形成稳定的连接。昆明双折射性纺锤体改善分级
纺锤体特殊细胞器纺锤体(SpindleApparatus),形似纺锤,是产生于细胞分裂前初期(Pre-Prophase)到末期(Telophase)的一种特殊细胞器。其主要元件包括微管(Microtubules),附着微管的动力分子分子马达(Molecularmotors),以及一系列复杂的超分子结构。一般来讲,在动物细胞中,中心体是纺锤体的一部分。高等植物细胞的纺锤体不含中心体。而***细胞的纺锤体含纺锤极体(SpindlePoleBody),一般被视为中心体的同源细胞器。纺锤体是由大量微管纵向排列组成的中部宽阔、两级缩小的如纺锤状的结构。在细胞分裂中,纺锤体对卵母细胞染色体的运动、平衡、分配以及极体排出都非常重要。卵母细胞纺锤体的异常会导致减数分裂异常,产生非整倍体的卵母细胞或者成熟阻滞的卵母细胞。上海无需染色纺锤体玻璃底培养皿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。
纺锤体生成在含中心体的细胞中,纺锤体的生成开始于细胞分裂前初期-即在细胞核膜分解(NuclearEnvelopeBreakdown,NEB)之前。初期的结构为两个**的以中心体为核的星状体(asters)。当细胞核膜分解后,染色体和星状体发生一系列复杂的互动反应。**终结果为所有的染色体在纺锤体的**(赤道板,)排列整齐,每两条染色体有一个着丝点,每一个着丝点被一束极性相同的微管(通常称为纺锤丝)附着。此时细胞处于分裂中期,纺锤体生成完毕。实验证明,中心体在这个过程中的作用不是必需的。动物细胞在中心体被激光捣毁后仍旧能够筑构纺锤体,但其位置通常不在细胞的大致几何中心,其后的胞质分裂也会受严重影响。纺锤体[1]在不含中心体的细胞中,纺锤体的生成是由染色体本身主导的。此过程由一小分子量的GTP连接蛋白(RanGTPase)控制。细胞核分解后,纺锤丝由染色体周围生成。其后这些纺锤丝会在动力分子与为微管动力的合作影响下自动排列为极性相反大致数目相同的两组。每组的极性相对于一组着丝点。同时在微管远端的动力蛋白dynein会将这些微管束集中到一点,形成纺锤极区(SpindlePolarZone)。与此同时,染色体会自动在赤道板排列整齐。纺锤体生成完毕。
微管蛋白的突变会影响微管的聚合和解聚,导致纺锤体结构异常。例如,某些疾病中,微管蛋白的突变会导致纺锤体功能障碍,增加染色体非整倍性的风险。动粒与微管结合能力下降:动粒是染色体与纺锤体微管连接的关键结构,其功能障碍会影响染色体的正确捕捉和分离。例如,某些基因突变(如BUBR1突变)会影响动粒的功能,导致染色体分离错误。动粒通过信号传导途径与纺锤体检查点相互作用,确保染色体的正确分离。动粒信号传导异常会导致纺锤体检查点失效,增加染色体非整倍性的风险。 纺锤体的异常也是疾病发生和发展的一个重要因素。
随着技术的不断进步和创新,未来有望开发出更加便捷、高效、低成本的偏振光成像系统,进一步降低设备成本并提高操作简便性。同时,通过优化成像算法和数据处理技术,可以实现对纺锤体形态变化的更精细、更准确的评估。无需染色纺锤体卵冷冻研究涉及生殖医学、细胞生物学、材料科学等多个领域。未来通过加强不同学科之间的交叉融合和协同创新,可以推动该领域取得更多突破性进展。随着技术的不断成熟和成本的降低,无需染色纺锤体卵冷冻技术有望在更多医疗机构中得到应用和推广。这将为更多女性提供生育能力保存的机会,同时也为生殖医学领域的发展注入新的活力。纺锤体在细胞分裂后期通过收缩力推动染色体分离。上海成熟卵母细胞纺锤体起偏器
纺锤体在细胞分裂末期逐渐解体,为细胞质分裂做准备。昆明双折射性纺锤体改善分级
纺锤体观测仪在补救ICSI中的应用我们知道,成熟的卵母细胞排出***极体。IVF加入精子后,精子会穿透层层障碍**终进入卵子,随着时间的推移,卵子的纺锤体会将染色单体拉向两极,进而排出第二极体,再往后大约加精后9-16小时,雌雄原核会出现,而原核的出现才是受精的标志。但是对于那些没有受精的卵子,到了原核出现的时间窗,发现没有受精时再去补救ICSI,往往错过了卵子的比较好受精时间,因为没有受精的卵子会在体外老化,即使受精,胚胎的发育潜能也很低。所以,我们在加精后的4-6小时,通过观察第二极体的排出来初步判断是否受精,**的增加了那些受精障碍患者的受精率,也避免了卵子的老化。当然,偶尔也会出现错误补救。文献报道对IVF受精后的未排出第二极体的卵母细胞进行ICSI补救,实验组用纺锤体观测仪观察并统计纺锤体的数目,82.7%含有一个纺锤体,17.3%含有两个纺锤体,并对含有一个纺锤体的卵母细胞进行补救ICSI;而对照组并未用纺锤体观测仪观察纺锤体,只对未排出第二极体的卵母细胞进行补救ICSI。结果发现,使用纺锤体观测仪观察纺锤体的数目能显著提高正常受精率,降低多原核受精比率。昆明双折射性纺锤体改善分级
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