上海纺锤体揭示卵母细胞关键结构

纺锤体卵冷冻保存技术一直是研究的热点。纺锤体作为卵母细胞减数分裂过程中的主要结构，其稳定性和形态直接关系到卵母细胞的发育潜力和受精后的胚胎质量。然而，传统的纺锤体观测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，还可能引入额外的损伤。因此，非侵入式成像技术作为一种新兴的研究手段，在纺锤体卵冷冻研究中展现出了巨大的潜力和优势。非侵入式成像技术是指在不破坏细胞完整性和活性的前提下，通过光学、声学、电磁等物理手段对细胞内部结构进行成像的方法。这类技术避免了传统方法中细胞固定和染色带来的损伤，能够实时、动态地观察细胞内部的变化，为研究者提供了更加真实、准确的细胞信息。在纺锤体卵冷冻研究中，非侵入式成像技术能够直接观测到冷冻和解冻过程中纺锤体的形态和动态变化，为评估冷冻效果和优化冷冻方案提供了有力支持。在有丝分裂中，纺锤体形成并维持着染色体的稳定性。上海纺锤体揭示卵母细胞关键结构

无需染色纺锤体观察技术能够实时监测冷冻过程中纺锤体的形态变化，从而准确评估冷冻保存的效果。通过对比冷冻前后纺锤体的形态和稳定性，研究者可以优化冷冻保护剂的配方和浓度，以及改进冷冻程序，减少冷冻损伤，提高解冻后卵母细胞的存活率和发育潜能。解冻后的卵母细胞在无需染色的情况下，可以直接通过Polscope系统进行纺锤体观察。这一技术能够迅速评估解冻后卵母细胞的质量，包括纺锤体的形态、位置、稳定性等关键指标，为后续的受精和胚胎发育提供重要参考。武汉双折射性纺锤体观测仪纺锤体微管与细胞内的其他细胞器存在复杂的相互作用。

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.

纺锤体观测仪在补救ICSI中的应用

我们知道，成熟的卵母细胞排出***极体。IVF加入精子后，精子会穿透层层障碍**终进入卵子，随着时间的推移，卵子的纺锤体会将染色单体拉向两极，进而排出第二极体，再往后大约加精后9-16小时，雌雄原核会出现，而原核的出现才是受精的标志。但是对于那些没有受精的卵子，到了原核出现的时间窗，发现没有受精时再去补救ICSI，往往错过了卵子的比较好受精时间，因为没有受精的卵子会在体外老化，即使受精，胚胎的发育潜能也很低。所以，我们在加精后的4-6小时，通过观察第二极体的排出来初步判断是否受精，**的增加了那些受精障碍患者的受精率，也避免了卵子的老化。

当然，偶尔也会出现错误补救。文献报道对IVF受精后的未排出第二极体的卵母细胞进行ICSI补救，实验组用纺锤体观测仪观察并统计纺锤体的数目，82.7%含有一个纺锤体，17.3%含有两个纺锤体，并对含有一个纺锤体的卵母细胞进行补救ICSI；而对照组并未用纺锤体观测仪观察纺锤体，只对未排出第二极体的卵母细胞进行补救ICSI。结果发现，使用纺锤体观测仪观察纺锤体的数目能显著提高正常受精率，降低多原核受精比率。 纺锤体微管的动态变化是细胞分裂过程中引人注目的现象之一。

冷冻电镜技术（Cryo-EM）近年来在结构生物学领域取得了重大突破，也为纺锤体卵冷冻研究提供了新的视角。通过将生物样品冷冻至极低温并在电子显微镜下进行观察和成像，冷冻电镜能够揭示生物大分子的高分辨率结构，包括纺锤体微管等精细结构。这一技术不仅克服了传统电镜技术对样品制备的严格要求，还能够在接近生理状态下观察纺锤体的形态和功能，为无损观察纺锤体提供了强有力的技术支持。无损观察纺锤体技术能够实时监测冷冻过程中纺锤体的形态变化，从而准确评估冷冻保存的效果。通过对比冷冻前后纺锤体的形态和稳定性，研究者可以优化冷冻保护剂的配方和浓度，以及改进冷冻程序，减少冷冻损伤，提高解冻后卵母细胞的存活率和发育潜能。纺锤体在细胞分裂中的功能受到严格的时间和空间控制。美国成熟卵母细胞纺锤体提高冷冻保存效率

纺锤体微管的动态不稳定性是其功能的基础。上海纺锤体揭示卵母细胞关键结构

纺锤体是如何形成的（2）

       动粒微管连接染色体动粒与位于两极的中心体。在有丝分裂前期，一旦核被膜解聚，由相反两个方向的中心体伸出的动粒微管就会随机地与染色体上的动粒结合而俘获染色体，微管**终附着在动粒上，动粒微管把染色体和纺锤体连接在一起。在细胞分裂期的后期，分开后的染色单体被拉向两极。染色体移动由两个相互独立且同步进行的过程所介导，分别为过程A和过程B。在过程A中，在连接微管和动粒的马达蛋白的作用下，动粒微管解聚缩短，在动粒处产生的拉力使染色体移向两极。极间微管是从一个中心体伸出的某些微管与从另一个中心体伸出的微管相互作用，阻止了它们的解聚，从而使微管结构相对稳定，两套微管的这种结合形成了有丝分裂纺锤体的基本框架，具有典型的两极形态，产生这些微管的两个中心体称为纺锤极，这些相互作用的微管被称为极间微管。在有丝分裂后期过程B中，极间微管的伸长和相互间的滑行使纺锤极向两极方向移动。星体微管从中心体向周围呈辐射状分布，在有丝分裂后期过程B中，每一纺锤极上向外伸展的星体微管发出向外的力，拉动两个纺锤极向两极方向移动。

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