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)，旨在提高女性生育能力的保存與利用。然而，傳統(tǒng)的紡錘體觀察方法往往需要對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行固定和染色處理，這不僅破壞了細(xì)胞的活性，還限制了對(duì)其發(fā)育潛能的深入評(píng)估。偏光成像技術(shù)，特別是Polscope偏振光顯微成像系統(tǒng)，通過(guò)利用紡錘體微管結(jié)構(gòu)的雙折射性，實(shí)現(xiàn)了對(duì)紡錘體的無(wú)損觀察。這種技術(shù)無(wú)需對(duì)卵母細(xì)胞進(jìn)行固定和染色，能夠在保持細(xì)胞活性的同時(shí)，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)地觀察紡錘體的形態(tài)和變化。這不僅提高了觀察的準(zhǔn)確性和可靠性，還避免了傳統(tǒng)染色方法可能帶來(lái)的細(xì)胞損傷和誤差。紡錘體的結(jié)構(gòu)和功能在不同類型的細(xì)胞中可能存在差異。武漢非侵入式成像紡錘體胚胎植入

紡錘體功能分解在細(xì)胞分裂中，其主要作用有兩個(gè)部分。其一為排列與分裂染色體。紡錘體的完整性決定了染色體分裂的正確性。紡錘體的正常生成是染色體排列的必要條件。紡錘體生成完畢后一般會(huì)有5-20分鐘的延遲，以供細(xì)胞調(diào)整著絲點(diǎn)上微管束的極性，以及決定是否所有的著絲點(diǎn)都附著正確。此后細(xì)胞進(jìn)入分裂后期，染色體分裂為兩組數(shù)目相等的姐妹染色單體。同樣，紡錘體的完整性決定這個(gè)分裂過(guò)程在時(shí)間和空間上的準(zhǔn)確性。紡錘體另一功能為決定胞質(zhì)分裂的分裂面。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，而停弛在紡錘體**，形成紡錘**體(centralspindle)。在紡錘中體的**為兩組極性相反的微管交疊的區(qū)域，稱為紡錘**區(qū)(spindlemidzone).此**區(qū)就是接下來(lái)的胞質(zhì)分裂面。胞質(zhì)分裂開始于分裂后期的較晚期。胞質(zhì)分裂一般結(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(midbody)連接。一般認(rèn)為紡錘體的分解發(fā)生在細(xì)胞分裂末期。武漢非侵入式成像紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)紡錘體的形成與消失是細(xì)胞周期中高度動(dòng)態(tài)的過(guò)程。

什么是紡錘體？它有多重要？紡錘體主要由微管蛋白組成，微管蛋白是一種含有α和β亞單位的異二聚體。紡錘體不是一成不變的，常常處于組裝和去組裝的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中，一般在細(xì)胞分裂的中、后期，紡錘體結(jié)構(gòu)較為典型。紡錘體主要有兩個(gè)作用：其一，排列與分配染色體；其二，決定細(xì)胞胞質(zhì)分裂的分裂面。紡錘體的完整性決定了染色體分裂過(guò)程在時(shí)間和空間上的準(zhǔn)確性。紡錘體就像一位聰明的大力士的雙手，在細(xì)胞分裂過(guò)程中，能精細(xì)的將等位染色體平均拉向細(xì)胞的兩極，確保分裂后的2個(gè)子細(xì)胞中的染色體數(shù)目相等。但是，如果這個(gè)大力士多了一只或幾只手，染色體的分配將紊亂，導(dǎo)致非整倍體。紡錘體損傷的增加多見于高齡婦女，或接觸某些化學(xué)物質(zhì)的卵母細(xì)胞。在細(xì)胞分裂過(guò)程中，紡錘體對(duì)卵母細(xì)胞染色體的平衡、運(yùn)動(dòng)、分配、和極體的排出非常關(guān)鍵。卵母細(xì)胞成熟過(guò)程中的兩次減數(shù)分裂形成兩次紡錘體，卵母細(xì)胞受精、雌雄原核融合后又會(huì)形成有絲分裂紡錘體。

盡管紡錘體在有絲分裂與減數(shù)分裂中的作用有所不同，但兩者也存在一些共性。首先，紡錘體的形成都依賴于中心體的復(fù)制和分離，以及微管的動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)和縮短。其次，在有絲分裂和減數(shù)分裂的中期，染色體都排列在赤道板上，形成了清晰的紡錘體結(jié)構(gòu)。此外，在有絲分裂和減數(shù)分裂的后期，染色體的著絲點(diǎn)都一分為二，導(dǎo)致姐妹染色單體或同源染色體分離，分別移向細(xì)胞的兩極。這一過(guò)程確保了每個(gè)子細(xì)胞都能獲得完整的染色體組。盡管紡錘體在有絲分裂與減數(shù)分裂中存在共性，但兩者也存在明顯的差異。紡錘體在細(xì)胞分裂后期通過(guò)收縮力推動(dòng)染色體分離。

體外構(gòu)建的紡錘體模型可以用于研究紡錘體的動(dòng)態(tài)變化，如微管的聚合和解聚、染色體的捕捉和分離等。通過(guò)高分辨率顯微鏡觀察，可以詳細(xì)記錄紡錘體的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，揭示其背后的分子機(jī)制。體外構(gòu)建的紡錘體模型可以用于研究紡錘體的功能機(jī)制，如紡錘體檢查點(diǎn)的調(diào)控、染色體分離的分子機(jī)制等。通過(guò)添加不同的蛋白和藥物，可以模擬不同的生理和病理?xiàng)l件，探究紡錘體功能的調(diào)控機(jī)制。體外構(gòu)建的紡錘體模型可以用于研究紡錘體缺陷的后果，如染色體非整倍性的發(fā)生、細(xì)胞周期的紊亂等。通過(guò)引入特定的突變或藥物，可以模擬紡錘體缺陷的情況，探究其對(duì)細(xì)胞分裂和基因組穩(wěn)定性的影響。體外構(gòu)建的紡錘體模型可以用于篩選和驗(yàn)證藥物，如抗病毒藥物等。通過(guò)測(cè)試藥物對(duì)紡錘體動(dòng)態(tài)變化和功能的影響，可以評(píng)估藥物的效果和安全性，為新藥的研發(fā)提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。紡錘體微管的動(dòng)態(tài)變化受到細(xì)胞周期蛋白的調(diào)控。上海成熟卵母細(xì)胞紡錘體卵冷凍研究

紡錘體的研究有助于揭示細(xì)胞分裂過(guò)程中的不對(duì)稱性和極化現(xiàn)象。武漢非侵入式成像紡錘體胚胎植入

染色體當(dāng)細(xì)胞從間期進(jìn)入有絲分裂期，間期細(xì)胞微管網(wǎng)絡(luò)解聚為游離的αβ-微管蛋白二聚體，再重組成紡錘體，介導(dǎo)染色體的運(yùn)動(dòng)；分裂末期紡錘體微管解聚，又重組形成細(xì)胞質(zhì)微管網(wǎng)絡(luò)。可分為：動(dòng)粒微管：連接染色體動(dòng)粒于兩極的微管。極間微管：從兩極發(fā)出，在紡錘體中部赤道區(qū)相互交錯(cuò)的微管。星體微管：中心體周圍呈輻射分布的微管。染色體的運(yùn)動(dòng)依賴紡錘體微管的組裝和去組裝。在這一過(guò)程中動(dòng)粒微管與動(dòng)粒之間的滑動(dòng)主要是依靠結(jié)合在動(dòng)粒部位的驅(qū)動(dòng)蛋白和動(dòng)力蛋白沿微管的運(yùn)動(dòng)來(lái)完成。極微管在紡錘體中部交錯(cuò)，有些分布在極微管之間特殊的雙極馬達(dá)蛋白，其中2個(gè)馬達(dá)蛋白沿一條微管運(yùn)動(dòng)，另2個(gè)馬達(dá)結(jié)構(gòu)域沿另一條微管運(yùn)動(dòng)。由于2條微管分別來(lái)自二極，故極性相反。當(dāng)雙極驅(qū)動(dòng)蛋白四聚體沿微管向正極運(yùn)動(dòng)時(shí)，紡錘體二極間距離延長(zhǎng)。反之紡錘體距離縮短。武漢非侵入式成像紡錘體胚胎植入