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紡錘體實(shí)時(shí)成像紡錘體起偏器

來源: 發(fā)布時(shí)間:2025-04-06

    盡管紡錘體成像技術(shù)已經(jīng)取得了明顯的進(jìn)展,但仍存在一些挑戰(zhàn)和限制。例如,目前的高分辨率成像技術(shù)往往需要對(duì)樣品進(jìn)行特殊處理或標(biāo)記,這可能會(huì)對(duì)細(xì)胞的活性和功能產(chǎn)生影響。此外,成像速度和分辨率之間仍存在權(quán)衡關(guān)系,如何在保持高分辨率的同時(shí)提高成像速度是當(dāng)前研究的重點(diǎn)之一。未來,隨著成像技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步,紡錘體成像技術(shù)有望實(shí)現(xiàn)更高的分辨率、更快的成像速度和更好的細(xì)胞活性保持能力。例如,基于量子點(diǎn)的熒光標(biāo)記技術(shù)、基于人工智能的圖像重建算法以及基于超快激光的成像技術(shù)等都有望為紡錘體成像技術(shù)的發(fā)展帶來新的突破。此外,結(jié)合其他細(xì)胞生物學(xué)技術(shù),如基因編輯、蛋白質(zhì)組學(xué)等,紡錘體成像技術(shù)將能夠更深入地揭示細(xì)胞分裂的復(fù)雜機(jī)制和紡錘體的功能作用。 紡錘體在細(xì)胞分裂中的精確調(diào)控是生物體發(fā)育的基礎(chǔ)。紡錘體實(shí)時(shí)成像紡錘體起偏器

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在生殖醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,卵母細(xì)胞的冷凍保存技術(shù)一直是研究的熱點(diǎn)之一,旨在提高女性生育能力的保存與利用。然而,傳統(tǒng)紡錘體觀察方法往往需要對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行固定和染色,這不僅破壞了細(xì)胞的活性,還限制了對(duì)其發(fā)育潛能的進(jìn)一步評(píng)估。傳統(tǒng)紡錘體觀察方法,如免疫熒光染色技術(shù),雖然能夠清晰地展示紡錘體的形態(tài),但其缺點(diǎn)在于需要對(duì)細(xì)胞進(jìn)行固定和染色處理,這一過程不可避免地會(huì)對(duì)細(xì)胞造成損傷,影響后續(xù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和臨床應(yīng)用。而Polscope偏振光顯微成像系統(tǒng)則通過利用紡錘體微管結(jié)構(gòu)的雙折射性,實(shí)現(xiàn)了對(duì)無需染色紡錘體的直接觀察。這一技術(shù)創(chuàng)新不僅保留了細(xì)胞的活性與完整性,還提高了觀察的實(shí)時(shí)性和動(dòng)態(tài)性,為卵母細(xì)胞冷凍研究提供了更為準(zhǔn)確和可靠的評(píng)估手段。上海MII期紡錘體Oosight Meta顯微鏡下的紡錘體,如同精密的分子機(jī)器,引導(dǎo)染色體分離。

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在有絲分裂過程中,紡錘體的形成和功能是高度協(xié)調(diào)的。從前期到中期,紡錘體逐漸成熟,染色體被精確排列在細(xì)胞的中間區(qū)域。到了后期和末期,紡錘體開始分解,將染色體拉向細(xì)胞的兩極,并完成胞質(zhì)分裂。這一過程中,紡錘體的微管通過縮短和伸長(zhǎng)來協(xié)調(diào)染色體的移動(dòng)和定位,確保遺傳信息的準(zhǔn)確傳遞。雖然無絲分裂過程中不形成明顯的紡錘體結(jié)構(gòu),但紡錘體的相關(guān)成分(如微管和動(dòng)力蛋白)仍在細(xì)胞分裂中發(fā)揮作用。例如,在質(zhì)體分裂中,紡錘體成分同樣起到了精確定位和運(yùn)動(dòng)染色體的作用。在減數(shù)分裂過程中,紡錘體的形成和功能更加復(fù)雜。以人卵母細(xì)胞為例,其紡錘體在減數(shù)分裂過程中會(huì)經(jīng)歷一段較長(zhǎng)時(shí)間的“多極紡錘體”階段,而后才形成雙極狀紡錘體。這一過程需要多種關(guān)鍵蛋白(如HAUS6、KIF11和KIF18A)的參與和調(diào)控。紡錘體的正確組裝和雙極化對(duì)于保證卵母細(xì)胞的正常發(fā)育和受精至關(guān)重要。

    紡錘體在有絲分裂中發(fā)揮著至關(guān)重要的導(dǎo)航作用,其主要功能包括:排列與分裂染色體:紡錘體的完整性決定了染色體分裂的正確性。在細(xì)胞分裂中期,染色體在紡錘絲的牽引下,自動(dòng)在赤道板排列整齊。當(dāng)細(xì)胞進(jìn)入分裂后期,紡錘體微管收縮,將染色體牽引至兩極,形成兩組數(shù)目相等的姐妹染色單體。這一過程確保了遺傳信息的準(zhǔn)確傳遞,避免了染色體分離錯(cuò)誤導(dǎo)致的遺傳異常。決定胞質(zhì)分裂的分裂面:在染色體分裂的同時(shí),紡錘體中的一部分微管不隨染色體分裂到兩極,而是停弛在紡錘體中間形成紡錘中心體。紡錘中心體的中心區(qū)域?yàn)閮山M極性相反的微管交疊區(qū),稱為紡錘中心區(qū),它決定了接下來的胞質(zhì)分裂面。胞質(zhì)分裂開始于分裂后期的較晚期,一般結(jié)束于分裂末期后1-2小時(shí),此期間兩個(gè)子細(xì)胞由中心顆粒體連接。紡錘體通過精確控制胞質(zhì)分裂面的位置,確保了細(xì)胞分裂的對(duì)稱性和穩(wěn)定性。 紡錘體在細(xì)胞分裂過程中與細(xì)胞骨架協(xié)同工作。

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Oosight影像分析系統(tǒng)采用液晶偏光成像技術(shù),無需對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行染色,即可實(shí)時(shí)、清晰、高對(duì)比度地進(jìn)行紡錘體結(jié)構(gòu)和透明帶成像,對(duì)ICSI、核移植操作、卵母細(xì)胞質(zhì)量評(píng)價(jià)等有很好的輔助作用。

主要應(yīng)用ICSI:在單精胞漿注射過程中定位初級(jí)卵母細(xì)胞,避免卵的破裂損傷,增強(qiáng)胚胎的發(fā)育潛能。卵評(píng)估:利用定量的分析數(shù)據(jù)對(duì)卵進(jìn)行分級(jí),改善對(duì)胚胎的選擇。體外成熟評(píng)估:在未成熟卵催化(IVM)過程判斷成熟期,判斷依據(jù)采用的是準(zhǔn)確的識(shí)別紡錘體,而非不準(zhǔn)確的極體。質(zhì)量控制:利用定量的分析數(shù)據(jù)對(duì)卵進(jìn)行分級(jí),改善對(duì)胚胎的選擇。

核移植:顯著提高核移植的成功率。由于在核摘除的過程可以清楚的看到核質(zhì),使得核移植的成功率增加了80%,并減少了線粒體DNA的摘除。卵冷凍研究:對(duì)冷凍的初級(jí)卵母細(xì)胞進(jìn)行解凍前和解凍后的定量分析,從而判斷卵的發(fā)育力,改善妊娠率。紡錘體研究:檢測(cè)胚胎中紡錘體的發(fā)育過程,確定正常和非正常分裂率(只可用于搭配有培養(yǎng)箱的顯微鏡)??梢詫?duì)染色體非正常的或非整倍體的胚胎成像,從而選擇***的前體做PGD診斷。透明帶研究:測(cè)量卵母細(xì)胞的透明帶;準(zhǔn)確測(cè)量紡錘體和透明帶中分子排列方向的差別變化,判斷紡錘體和透明帶是否處于正常狀態(tài) 紡錘體微管的穩(wěn)定性受到細(xì)胞內(nèi)外多種信號(hào)的調(diào)節(jié)??寺〖忓N體

紡錘體由微管組成,其動(dòng)態(tài)變化調(diào)控著細(xì)胞分裂的進(jìn)程。紡錘體實(shí)時(shí)成像紡錘體起偏器

秋水仙素為什么會(huì)使有絲分裂的細(xì)胞停滯于中期如果用秋水仙素處理有絲分裂的細(xì)胞,紡錘體會(huì)迅速消失,細(xì)胞停滯在有絲分裂中期,染色體無法分離成兩組。用秋水仙堿進(jìn)行誘導(dǎo),從而將細(xì)胞阻斷在細(xì)胞分裂中期,也是誘導(dǎo)細(xì)胞周期同步化的重要方法之一。真核細(xì)胞周期可分為4個(gè)時(shí)期,分別是G1期、S期、G2期和M期。在細(xì)胞周期調(diào)控中主要有3個(gè)控制點(diǎn),***個(gè)控制點(diǎn)在G1期,決定細(xì)胞能否進(jìn)入S期;第二個(gè)控制點(diǎn)在G2期,決定細(xì)胞能否進(jìn)入有絲分裂期;第三個(gè)控制點(diǎn)在M期,決定細(xì)胞是否已經(jīng)準(zhǔn)備好將復(fù)制好的染色體拉向兩極。CDK(周期蛋白依賴性蛋白激酶)對(duì)細(xì)胞周期運(yùn)行起著**性調(diào)控作用,CDK與不同時(shí)期的周期蛋白結(jié)合會(huì)在特定周期起調(diào)節(jié)作用。cyclinA、cyclinB是在M期起調(diào)節(jié)功能的兩種主要周期蛋白。細(xì)胞周期運(yùn)轉(zhuǎn)到分裂中期后,在后期促進(jìn)復(fù)合物(APC)的作用下,M期cyclinA和cyclinB通過泛素化途徑迅速降解,Cdkl活性喪失,細(xì)胞周期便從M期中期向后期轉(zhuǎn)化。APC活性變化是細(xì)胞周期由分裂中期向后期轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因素,其活性受到多種因素的綜合調(diào)節(jié),紡錘體組裝檢查點(diǎn)是其重要的調(diào)控因素。紡錘體組裝不完全,或所有動(dòng)粒不能被動(dòng)粒微管全部捕捉,則APC不能被***。紡錘體實(shí)時(shí)成像紡錘體起偏器