武汉无损观察纺锤体揭示卵母细胞关键结构

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***。 纺锤体的形成与消失是细胞周期中高度动态的过程。武汉无损观察纺锤体揭示卵母细胞关键结构

胞质膜

      在动物细胞的细胞分裂结束时，母细胞在一个被称为“胞质分裂”的过程中分裂成两个子细胞和分区隔离的染色体。有丝分裂纺锤体控制胞质膜上的“胞质分裂”事件，但连接这两个宏观结构的机制一直不清楚。Mark Petronczki及其同事提供了一个结构和功能分析结果，他们发现**纺锤体蛋白（纺锤体中间区域和中间体中的一个蛋白复合物）是有丝分裂纺锤体与胞质膜间所缺失的联系环节，这个联系环节确保“胞质分裂”过程的***结果。本文作者还发现，**纺锤体蛋白的MgcRac***亚单元中的一个区域为一个“系绳”，它连接到胞质膜中的磷酸肌醇脂质上。 [4] 武汉无损观察纺锤体揭示卵母细胞关键结构纺锤体微管与染色体上的动粒结合，形成稳定的连接。

在生殖医学领域，卵母细胞的冷冻保存技术一直是研究的热点，旨在提高女性生育能力的保存与利用。然而，传统的纺锤体观察方法往往需要对卵母细胞进行固定和染色处理，这不仅破坏了细胞的活性，还限制了对其发育潜能的深入评估。偏光成像技术，特别是Polscope偏振光显微成像系统，通过利用纺锤体微管结构的双折射性，实现了对纺锤体的无损观察。这种技术无需对卵母细胞进行固定和染色，能够在保持细胞活性的同时，实时、动态地观察纺锤体的形态和变化。这不仅提高了观察的准确性和可靠性，还避免了传统染色方法可能带来的细胞损伤和误差。

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(Nuclear Envelope Breakdown, 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（Ran GTPase）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(Spindle Polar Zone)。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。 纺锤体在细胞分裂完成后迅速解体，为细胞质分裂提供空间。

哺乳动物卵母细胞的纺锤体由微管组成，这些微管结构精细且高度动态，对温度、渗透压和机械力等外界因素极为敏感。在冷冻过程中，纺锤体容易因冰晶形成、渗透压变化或机械损伤而遭到破坏，导致染色体分离异常，进而影响卵母细胞的发育潜力和受精后的胚胎质量。选择合适的冷冻保护剂是减少纺锤体损伤的关键。然而，不同浓度的冷冻保护剂对纺锤体的影响各异，且不同哺乳动物种类之间也存在差异。因此，需要通过大量实验来优化冷冻保护剂的配方，以大限度地保护纺锤体的完整性。纺锤体微管的聚合与解聚受到多种酶的调控。武汉无损观察纺锤体揭示卵母细胞关键结构

纺锤体微管的数量和分布随细胞分裂阶段而变化。武汉无损观察纺锤体揭示卵母细胞关键结构

纺锤体的双极化是卵母细胞减数分裂过程中的关键事件之一。近年来，我国学者在人类卵母细胞纺锤体双极化机制研究方面取得了重要进展。通过高分辨成像技术，研究者们揭示了人类卵母细胞纺锤体双极化的独特机制，并发现了调控此过程的关键蛋白。这些研究成果不仅为双折射性纺锤体卵冷冻研究提供了新的视角和思路，也为临床生殖障碍疾病的诊疗提供了科学依据。随着偏光成像技术和冷冻保护剂研究的不断深入，未来有望开发出更加高效、安全的卵母细胞冷冻保存方案。例如，通过改进冷冻速率和程序、优化保护剂配方等手段，进一步减轻冷冻损伤，提高解冻后卵母细胞的存活率和发育潜能。武汉无损观察纺锤体揭示卵母细胞关键结构

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