近年来,随着玻璃化冷冻技术的不断发展,成熟卵母细胞纺锤体的冷冻保存研究取得了进展。研究表明,采用玻璃化冷冻法冷冻保存的成熟卵母细胞,在解冻后其纺锤体和染色体的形态及功能均能得到较好的保持。这主要得益于玻璃化冷冻过程中避免了冰晶形成对细胞的损伤,以及冷冻保护剂对细胞的有效保护。然而,值得注意的是,尽管玻璃化冷冻法在提高解冻存活率和妊娠成功率方面取得了成效,但仍存在一些问题。例如,冷冻过程中纺锤体的微管结构可能受到低温的影响而发生解聚,导致染色体分离异常。此外,冷冻保护剂的毒性也可能对卵母细胞造成一定的损伤。为了克服这些问题,研究者们进行了大量的实验和优化工作。例如,通过改进冷冻保护剂的配方和浓度,降低其对细胞的毒性;通过优化冷冻速率和程序,减少冷冻过程中对细胞的机械损伤;以及通过筛选和评估不同冷冻载体和保存时间对卵母细胞冷冻效果的影响,寻找好的冷冻保存条件。纺锤体由微管组成,其动态变化调控着细胞分裂的进程。哺乳动物纺锤体兼容大部分显微镜
秋水仙素会使动物细胞染色体加倍吗微管蛋白按照来源可分为植物微管蛋白和动物脑蛋白。因植物微管蛋白难以制备,秋水仙碱与动物脑微管蛋白结合反应研究得要更多一些。秋水仙碱是从植物秋水仙中提纯出的一种生物碱,又名秋水仙素,构成微管的α、β微管蛋白异源二聚体是秋水仙素分子的结合靶点。当秋水仙碱与正在进行有丝分裂的细胞接触时,秋水仙碱结合到微管蛋白的特定位点,导致α微管蛋白与β微管蛋白二聚体结构变形,从而阻断微管蛋白组装成微管,但并不影响微管蛋白的解聚,所以纺锤体会迅速消失。
秋水仙碱的浓度和作用时间对动、植物细胞染色体加倍的影响是关键。有研究结果表明,在花粉母细胞减数分裂细线期与粗线期进行美洲黑杨2n花粉的诱导效果比较好,总体上在减数分裂粗线期进行诱导得到的2n花粉**多,并且诱导的比较好浓度为0.5%。刘爱生等在利用人类外周血淋巴细胞进行染色体G显带制作中,在阻断培养的4h内任意时间加入相应剂量的秋水仙素,能获得用于G显带的形态完好、大小适中、分散均匀、轮廓清楚的中期染色体标本相。陈长超等利用秋水仙碱处理MⅠ期卵母细胞,结果发现Ml期纺锤体发生解聚,染色体周围纺锤体微管全部消失或部分残留,染色体排列异常。 Hamilton Thorne纺锤体揭示卵母细胞关键结构纺锤体,作为细胞分裂的“引擎”,驱动着生命的延续与多样性。
随着科技的进步,冷冻与解冻技术也在不断创新。例如,玻璃化冷冻技术因其快速冷冻和解冻的特点,能够有效减少冷冻过程中的冰晶形成和渗透压变化对纺锤体的损伤。此外,一些研究者还尝试将微流控技术应用于卵母细胞的冷冻保存中,以实现更精确的温度控制和更均匀的冷冻保护剂分布。无损观察技术如偏光显微镜(Polscope)和冷冻电镜(Cryo-EM)等的应用为MI期纺锤体卵冷冻研究提供了新的视角。这些技术能够在不破坏卵母细胞活性的情况下实时观察纺锤体的形态和变化,从而更准确地评估冷冻保存的效果。
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。 纺锤体在细胞分裂中的精确调控是生物体维持遗传稳定性的关键。
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。纺锤体在细胞分裂中的精确调控是生物体发育的基础。上海非侵入式成像纺锤体Oosight Meta
纺锤体微管的正极朝向细胞两极,负极则靠近染色体。哺乳动物纺锤体兼容大部分显微镜
冷冻与解冻过程中涉及多个环节,包括温度控制、时间控制、冷冻保护剂的添加与去除等。这些环节中的任何一步操作不当都可能导致纺锤体损伤。因此,需要不断优化冷冻与解冻技术,以减少对纺锤体的不良影响。近年来,研究者们通过不断尝试和优化冷冻保护剂的配方,取得了进展。例如,甘油、二甲基亚砜(DMSO)等渗透性保护剂被用于哺乳动物卵母细胞的冷冻保存中,它们能够迅速降低细胞内水分含量,减少冰晶形成。同时,一些非渗透性保护剂如蔗糖、海藻糖等也被发现对纺锤体具有一定的保护作用。哺乳动物纺锤体兼容大部分显微镜
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