上海纺锤体实时成像纺锤体揭示卵母细胞关键结构

纺锤体是如何形成的(1)

纺锤体是动植物细胞分裂期形成的与染色体正常分离直接相关的分裂器，纺锤体的装配在有丝分裂的前期完成。动物细胞纺锤体由星体微管、极间微管、动粒微管及其结合蛋白构成，因含有星体微管故称有星纺锤体。无中心体的动物细胞和植物细胞也能形成纺锤体，因不含有星体微管而称之为无星纺锤体。微管是由α、β微管蛋白异源二聚体及少量微管结合蛋白聚合而成的亚稳定动态结构。动物细胞的中心体由一对相互垂直的圆筒状中心粒及中心体基质构成。它是纺锤体微管向外生长的**，又称微管组织中心。在有丝分裂前间期的S期初期，中心体开始复制倍增，在G2期结束时完成。在细胞分裂期前期，间期复制倍增的两个中心体分离，每一个中心体形成放射状排列的微管，称为星体，每个中心体是它自身星体的**。在有丝分裂细胞周期的分裂期，微管通过持续增加和丢失组成微管的微管蛋白亚基来实现微管的聚合和解聚，微管始终处于生长和缩短的更替中。在分裂前期，纺锤体微管由游离的微管蛋白组装而成，介导染色体的运动；分裂末期，纺锤体微管解聚，又组装形成细胞质微管网络。纺锤体微管包括动粒微管、极间微管和星体微管. 显微镜下的纺锤体，如同精密的分子机器，引导染色体分离。上海纺锤体实时成像纺锤体揭示卵母细胞关键结构

什么是纺锤体？它有多重要？

纺锤体主要由微管蛋白组成，微管蛋白是一种含有α和β亚单位的异二聚体。纺锤体不是一成不变的，常常处于组装和去组装的动态变化过程中，一般在细胞分裂的中、后期，纺锤体结构较为典型。纺锤体主要有两个作用：其一，排列与分配染色体；其二，决定细胞胞质分裂的分裂面。纺锤体的完整性决定了染色体分裂过程在时间和空间上的准确性。纺锤体就像一位聪明的大力士的双手，在细胞分裂过程中，能精细的将等位染色体平均拉向细胞的两极，确保分裂后的2个子细胞中的染色体数目相等。但是，如果这个大力士多了一只或几只手，染色体的分配将紊乱，导致非整倍体。纺锤体损伤的增加多见于高龄妇女，或接触某些化学物质的卵母细胞。

在细胞分裂过程中，纺锤体对卵母细胞染色体的平衡、运动、分配、和极体的排出非常关键。卵母细胞成熟过程中的两次减数分裂形成两次纺锤体，卵母细胞受精、雌雄原核融合后又会形成有丝分裂纺锤体。 深圳辅助生殖纺锤体玻璃底培养皿纺锤体微管的微妙调整，确保了遗传信息在细胞分裂中的准确无误传递。

尽管成熟卵母细胞纺锤体冷冻保存技术取得了进展，但仍面临一些挑战。首先，冷冻损伤仍然是制约其临床应用的主要问题之一。尽管玻璃化冷冻法能够在一定程度上减少冷冻损伤，但仍无法完全避免。其次，冷冻保存后的卵母细胞在体外受精和胚胎发育过程中的表现仍存在不确定性。这可能与冷冻过程中纺锤体和染色体的损伤有关，也可能与冷冻保护剂的残留毒性有关。此外，法律伦理问题也是卵母细胞冷冻保存技术面临的一大挑战。不同国家和地区对卵母细胞冷冻保存的法律和伦理规定各不相同，这在一定程度上限制了该技术的普及和应用。

卵母细胞纺锤体对低温环境极为敏感，冷冻过程中可能发生的冰晶形成、溶液浓缩等物理化学变化均会对纺锤体造成损伤，导致其形态异常、稳定性下降。在冷冻和解冻过程中，纺锤体微管可能发生解聚和重聚，这一过程不仅影响纺锤体的形态，还可能破坏其内部结构和功能，进而影响卵母细胞的发育潜能。为了减轻冷冻损伤，研究者们尝试在冷冻液中添加细胞骨架保护剂，如紫杉醇等。然而，保护剂的选择、浓度及作用机制仍需进一步研究和优化。纺锤体微管的稳定性受到细胞内外多种信号的调节。

纺锤体功能分解

      在细胞分裂中，其主要作用有两个部分。其一为排列与分裂染色体。纺锤体的完整性决定了染色体分裂的正确性。纺锤体的正常生成是染色体排列的必要条件。纺锤体生成完毕后一般会有5-20分钟的延迟，以供细胞调整着丝点上微管束的极性，以及决定是否所有的着丝点都附着正确。此后细胞进入分裂后期，染色体分裂为两组数目相等的姐妹染色单体。同样，纺锤体的完整性决定这个分裂过程在时间和空间上的准确性。

      纺锤体另一功能为决定胞质分裂的分裂面。染色体分裂的同时，纺锤体中的一部分微管不随染色体分裂到两极，而停弛在纺锤体**， 形成纺锤**体(central spindle)。在纺锤中体的**为两组极性相反的微管交叠的区域，称为纺锤**区(spindle midzone).此**区就是接下来的胞质分裂面。胞质分裂开始于分裂后期的较晚期。胞质分裂一般结束于分裂末期后1-2小时，此期间两个子细胞由中心颗粒体(midbody)连接。 一般认为纺锤体的分解发生在细胞分裂末期。 纺锤体形成和功能的调控涉及多个信号通路。昆明偏光成像纺锤体玻璃底培养皿

纺锤体的形成与细胞骨架的重构密切相关。上海纺锤体实时成像纺锤体揭示卵母细胞关键结构

核移植和纺锤体卵冷冻都是高度精细的技术操作，需要严格的实验条件和丰富的操作经验。任何微小的失误都可能导致实验失败或胚胎发育异常。因此，提高技术操作的精细度和成功率，是核移植纺锤体卵冷冻研究的重要方向。近年来，随着技术的不断进步和研究的深入，核移植纺锤体卵冷冻研究取得了进展。研究者们通过优化冷冻保护剂配方、改进冷冻解冻方法、加强纺锤体稳定性保护等手段，有效提高了核移植后胚胎的发育潜力和质量。例如，有研究者采用低浓度的冷冻保护剂配方，结合快速冷冻和解冻技术，降低了纺锤体在冷冻过程中的损伤程度。同时，他们还利用显微操作技术精确地将体细胞核移入去核卵母细胞的特定位置，提高了重新编程的成功率。这些研究成果为核移植纺锤体卵冷冻技术的进一步发展和应用奠定了坚实基础。上海纺锤体实时成像纺锤体揭示卵母细胞关键结构