北京核移植紡錘體觀測儀

玻璃化冷凍技術(shù)因其快速冷凍和解凍的特點，在哺乳動物紡錘體卵冷凍保存中展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢。該技術(shù)通過極快的降溫速率和高濃度的冷凍保護(hù)劑，使細(xì)胞內(nèi)溶液在冷凍過程中呈玻璃態(tài)而非結(jié)晶態(tài)，從而避免了冰晶對紡錘體的損傷。此外，研究者們還嘗試將微流控技術(shù)、激光輔助冷凍等新技術(shù)應(yīng)用于卵母細(xì)胞的冷凍保存中，以進(jìn)一步提高冷凍效果。為了準(zhǔn)確評估冷凍對紡錘體的影響，研究者們開發(fā)了多種紡錘體穩(wěn)定性評估技術(shù)。例如，通過偏光顯微鏡觀察紡錘體的形態(tài)變化；利用免疫熒光染色技術(shù)檢測紡錘體相關(guān)蛋白的分布和表達(dá)；以及通過分子生物學(xué)方法檢測紡錘體相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平等。這些技術(shù)的應(yīng)用為深入研究冷凍過程中紡錘體的變化提供了有力支持。紡錘體微管的動態(tài)變化是細(xì)胞分裂過程中引人注目的現(xiàn)象之一。北京核移植紡錘體觀測儀

紡錘體是如何形成的(1)

紡錘體是動植物細(xì)胞分裂期形成的與染色體正常分離直接相關(guān)的分裂器，紡錘體的裝配在有絲分裂的前期完成。動物細(xì)胞紡錘體由星體微管、極間微管、動粒微管及其結(jié)合蛋白構(gòu)成，因含有星體微管故稱有星紡錘體。無中心體的動物細(xì)胞和植物細(xì)胞也能形成紡錘體，因不含有星體微管而稱之為無星紡錘體。微管是由α、β微管蛋白異源二聚體及少量微管結(jié)合蛋白聚合而成的亞穩(wěn)定動態(tài)結(jié)構(gòu)。動物細(xì)胞的中心體由一對相互垂直的圓筒狀中心粒及中心體基質(zhì)構(gòu)成。它是紡錘體微管向外生長的**，又稱微管組織中心。在有絲分裂前間期的S期初期，中心體開始復(fù)制倍增，在G2期結(jié)束時完成。在細(xì)胞分裂期前期，間期復(fù)制倍增的兩個中心體分離，每一個中心體形成放射狀排列的微管，稱為星體，每個中心體是它自身星體的**。在有絲分裂細(xì)胞周期的分裂期，微管通過持續(xù)增加和丟失組成微管的微管蛋白亞基來實現(xiàn)微管的聚合和解聚，微管始終處于生長和縮短的更替中。在分裂前期，紡錘體微管由游離的微管蛋白組裝而成，介導(dǎo)染色體的運(yùn)動；分裂末期，紡錘體微管解聚，又組裝形成細(xì)胞質(zhì)微管網(wǎng)絡(luò)。紡錘體微管包括動粒微管、極間微管和星體微管. 香港哺乳動物紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)紡錘體在細(xì)胞分裂后期通過收縮力推動染色體分離。

紡錘體，顧名思義，其形狀類似于紡織用的紡錘，是在細(xì)胞分裂前初期到末期形成的一種特殊細(xì)胞器。它的主要元件包括微管、附著微管的動力分子分子馬達(dá)，以及一系列復(fù)雜的超分子結(jié)構(gòu)。微管是紡錘體的基礎(chǔ)骨架，由αβ-微管蛋白二聚體組成，這些微管相互交錯，形成紡錘狀結(jié)構(gòu)，將染色體緊密地聯(lián)系在一起。在動物細(xì)胞中，紡錘體的形成和組裝通常由中心體引導(dǎo)和控制。中心體是一個位于細(xì)胞質(zhì)中的復(fù)合體，由兩個中心粒嵌套在被稱為pericentriolarmaterial（PCM）的區(qū)域內(nèi)組成。PCM富含微管相關(guān)蛋白和其他蛋白質(zhì)，如谷氨酸脫羧酶等微管主要蛋白，這些蛋白質(zhì)共同協(xié)作，確保紡錘體的正確組裝和穩(wěn)定。相比之下，高等植物細(xì)胞的紡錘體并不包含中心體，而是由細(xì)胞極板附近的微管組織形成。

在卵母細(xì)胞冷凍保存過程中，紡錘體的形態(tài)變化是評估冷凍效果的重要指標(biāo)之一。傳統(tǒng)的紡錘體觀察方法往往需要將卵母細(xì)胞固定并進(jìn)行免疫熒光染色，這不僅破壞了細(xì)胞的活性，還限制了進(jìn)一步觀察其發(fā)育潛能的機(jī)會。而偏光成像技術(shù)則能夠在不解凍、不染色的情況下，直接觀察紡錘體的形態(tài)變化。通過Polscope系統(tǒng)，研究者可以實時監(jiān)測冷凍過程中紡錘體的形態(tài)變化，評估冷凍保護(hù)劑對紡錘體的保護(hù)效果，以及解凍后紡錘體的恢復(fù)情況。冷凍后的卵母細(xì)胞紡錘體及染色體異常率增高，這將直接影響解凍后卵母細(xì)胞的減數(shù)分裂進(jìn)程和胚胎的染色體正常性。利用偏光成像技術(shù)，研究者可以準(zhǔn)確評估冷凍前后紡錘體的異常率，包括紡錘體的形態(tài)、位置、穩(wěn)定性等參數(shù)。通過對比分析，可以明確冷凍過程對紡錘體的具體影響，為優(yōu)化冷凍保存條件提供科學(xué)依據(jù)。紡錘體形成的精確性對于維持生物體遺傳穩(wěn)定性至關(guān)重要。

紡錘體觀測新技術(shù)提升“試管嬰兒”胚胎受精率

什么是紡錘體觀測儀？

      紡錘體觀測儀是利用光線經(jīng)過雙折射性的物體時產(chǎn)生的光程差，對卵母細(xì)胞內(nèi)的紡錘體進(jìn)行動態(tài)及無創(chuàng)觀察的顯微觀測系統(tǒng)。

紡錘體觀測儀主要有什么用處？

       紡錘體觀測儀主要用于ICSI注射時紡錘**置觀測，避免ICSI注射時對卵子的紡錘體損傷。

       目前的ICSI注射方法是：假定成熟的MII卵母細(xì)胞的紡錘體靠近***極體，通過定位***極**置于6點或12點方向，在垂直于***極體的3點鐘方向注入精子。但事實上，紡錘體的位置不是固定不變的，***極體不能精細(xì)預(yù)測所有卵母細(xì)胞紡錘體的位置，約39%的紡錘體并不能通過***極體預(yù)測。傳統(tǒng)的ICSI注射很可能損壞紡錘體，若紡錘體損傷很可能導(dǎo)致卵母細(xì)胞死亡或染色體異常。因此，在ICSI注射時對紡錘體進(jìn)行觀察，對于ICSI操作和受精結(jié)局都有非常重要的意義，可以顯著提高ICSI受精率，有大量文獻(xiàn)報道正常受精率在觀察到紡錘體的卵子中***高于未觀察到紡錘體的卵子（83.3% VS 77.2%）。

紡錘體儀還有什么作用？

      紡錘體觀測儀還可以對一代受精后的卵母細(xì)胞受精情況進(jìn)行評估，選擇未受精的卵母細(xì)胞進(jìn)行補(bǔ)救ICSI***。 紡錘體由微管組成，其動態(tài)變化調(diào)控著細(xì)胞分裂的進(jìn)程。美國成熟卵母細(xì)胞紡錘體起偏器

紡錘體形成缺陷是多種遺傳疾病的共同特征。北京核移植紡錘體觀測儀

紡錘體是如何形成的（2）

       動粒微管連接染色體動粒與位于兩極的中心體。在有絲分裂前期，一旦核被膜解聚，由相反兩個方向的中心體伸出的動粒微管就會隨機(jī)地與染色體上的動粒結(jié)合而俘獲染色體，微管**終附著在動粒上，動粒微管把染色體和紡錘體連接在一起。在細(xì)胞分裂期的后期，分開后的染色單體被拉向兩極。染色體移動由兩個相互獨立且同步進(jìn)行的過程所介導(dǎo)，分別為過程A和過程B。在過程A中，在連接微管和動粒的馬達(dá)蛋白的作用下，動粒微管解聚縮短，在動粒處產(chǎn)生的拉力使染色體移向兩極。極間微管是從一個中心體伸出的某些微管與從另一個中心體伸出的微管相互作用，阻止了它們的解聚，從而使微管結(jié)構(gòu)相對穩(wěn)定，兩套微管的這種結(jié)合形成了有絲分裂紡錘體的基本框架，具有典型的兩極形態(tài)，產(chǎn)生這些微管的兩個中心體稱為紡錘極，這些相互作用的微管被稱為極間微管。在有絲分裂后期過程B中，極間微管的伸長和相互間的滑行使紡錘極向兩極方向移動。星體微管從中心體向周圍呈輻射狀分布，在有絲分裂后期過程B中，每一紡錘極上向外伸展的星體微管發(fā)出向外的力，拉動兩個紡錘極向兩極方向移動。

     北京核移植紡錘體觀測儀

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