上海纺锤体实时成像纺锤体揭示卵母细胞关键结构

在有丝分裂过程中，纺锤体的形成和功能是高度协调的。从前期到中期，纺锤体逐渐成熟，染色体被精确排列在细胞的中间区域。到了后期和末期，纺锤体开始分解，将染色体拉向细胞的两极，并完成胞质分裂。这一过程中，纺锤体的微管通过缩短和伸长来协调染色体的移动和定位，确保遗传信息的准确传递。虽然无丝分裂过程中不形成明显的纺锤体结构，但纺锤体的相关成分（如微管和动力蛋白）仍在细胞分裂中发挥作用。例如，在质体分裂中，纺锤体成分同样起到了精确定位和运动染色体的作用。在减数分裂过程中，纺锤体的形成和功能更加复杂。以人卵母细胞为例，其纺锤体在减数分裂过程中会经历一段较长时间的“多极纺锤体”阶段，而后才形成双极状纺锤体。这一过程需要多种关键蛋白（如HAUS6、KIF11和KIF18A）的参与和调控。纺锤体的正确组装和双极化对于保证卵母细胞的正常发育和受精至关重要。纺锤体的形成与消失是细胞周期中高度动态的过程。上海纺锤体实时成像纺锤体揭示卵母细胞关键结构

    纺锤体的形成是一个复杂而精细的过程，涉及多种蛋白质的参与和调控。在有丝分裂的前间期，细胞进入S期，中心体开始复制倍增，为接下来的纺锤体形成做准备。进入G2期后，中心体完成复制，并在细胞进入分裂前期时分离，每个中心体各自形成放射状排列的微管，即星体。这些微管通过持续增加和丢失组成微管的微管蛋白亚基，实现微管的聚合和解聚，使纺锤体得以形成和维持。微管的组装和去组装过程受到多种调节蛋白的精确调控，如蛋白激酶、磷酸酶等。这些调节蛋白能够影响微管蛋白的聚合和解聚速率，从而控制纺锤体的形态和稳定性。此外，纺锤体的形成还依赖于动粒微管与染色体动粒的结合，这一过程由动粒上的驱动蛋白和动力蛋白介导，确保了染色体能够被纺锤体正确地捕获和牵引。 无损观察纺锤体观测仪纺锤体在细胞分裂末期逐渐解体，为细胞质分裂做准备。

    近年来，随着成像技术的飞速发展，特别是纺锤体成像技术的不断进步，科学家们得以在高分辨率下观测细胞分裂过程，从而揭示了纺锤体的许多未知特征和机制。纺锤体成像技术的发展可以追溯到上世纪末，当时科学家们开始利用荧光显微镜技术观测细胞分裂过程。然而，由于传统荧光显微镜的分辨率限制，纺锤体的精细结构和动态变化往往难以被清晰捕捉。为了克服这一难题，科学家们开始探索更高分辨率的成像技术，如电子显微镜、超分辨率显微镜等。然而，这些技术在实际应用中面临着诸多挑战，如样品制备复杂、成像速度慢、对细胞活性影响大等。近年来，随着成像技术的不断创新和进步，纺锤体成像技术取得了突破性进展。特别是超分辨率显微镜技术的出现，如结构光照明显微镜（SIM）、受激辐射损耗显微镜（STED）和单分子定位显微镜（SMLM）等，使得科学家们能够在纳米尺度上观测纺锤体的精细结构和动态变化。

    在有丝分裂中，纺锤体负责将姐妹染色单体分离并牵引至细胞两极，形成两个遗传物质完全相同的子细胞。而在减数分裂中，纺锤体则负责将同源染色体分离并牵引至细胞两极，形成四个遗传物质相似的子细胞。这一过程实现了遗传信息的重组和配子的形成。其次，在有丝分裂中，纺锤体的形成和分裂过程相对简单，主要依赖于中心体的复制和分离以及微管的动态生长和缩短。而在减数分裂中，纺锤体的形成和分裂过程则更加复杂。在减数分裂Ⅰ的前期，同源染色体需要发生配对、联会、交换和交叉等过程，这些过程都依赖于纺锤体的微管网络。此外，在减数分裂Ⅱ中，姐妹染色单体的分离也需要纺锤体的牵引和定位。此外纺锤体在有丝分裂和减数分裂中的形态和大小也存在差异。在有丝分裂中，纺锤体通常呈现出较为规则的纺锤形状，而在减数分裂中，纺锤体的形态则更加多样化，可能呈现出不规则的形状或分叉的形态。 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。

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之一，旨在提高女性生育能力的保存与利用。然而，传统纺锤体观察方法往往需要对卵母细胞进行固定和染色，这不仅破坏了细胞的活性，还限制了对其发育潜能的进一步评估。传统纺锤体观察方法，如免疫荧光染色技术，虽然能够清晰地展示纺锤体的形态，但其缺点在于需要对细胞进行固定和染色处理，这一过程不可避免地会对细胞造成损伤，影响后续的实验结果和临床应用。而Polscope偏振光显微成像系统则通过利用纺锤体微管结构的双折射性，实现了对无需染色纺锤体的直接观察。这一技术创新不仅保留了细胞的活性与完整性，还提高了观察的实时性和动态性，为卵母细胞冷冻研究提供了更为准确和可靠的评估手段。纺锤体的一端连接着染色体，另一端则锚定在细胞两极。昆明纺锤体Oosight Meta

纺锤体的主要功能是在细胞分裂时牵引染色体分离，确保遗传信息的正确传递。上海纺锤体实时成像纺锤体揭示卵母细胞关键结构

纺锤体观测仪的工作原理和应用纺锤体观测仪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。通过偏振光显微镜，可以观察到纺锤体与细胞其他部分的对比，从而定位纺锤体的位置。这种技术可以在不伤害卵子的前提下，即时反应细胞状态，避免在ICSI注射时损坏纺锤体‌13。纺锤体观测仪在试管婴儿中的应用效果‌提高受精率‌：使用纺锤体观测仪可以显著提高受精率。在观察到纺锤体的卵子中，正常受精率***高于未观察到纺锤体的卵子（83.3% VS 77.2%）‌1。‌降低多原核受精比率‌：使用纺锤体观测仪可以***降低多原核受精比率，从而提高胚胎的质量‌4。‌避免纺锤体损伤‌：在ICSI注射过程中，通过定位纺锤体的位置，可以避免对纺锤体的损伤，减少染色体异常的风险‌13。上海纺锤体实时成像纺锤体揭示卵母细胞关键结构