纺锤体观测新技术提升“试管婴儿”胚胎受精率
什么是纺锤体观测仪?
纺锤体观测仪是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的显微观测系统。
纺锤体观测仪主要有什么用处?
纺锤体观测仪主要用于ICSI注射时纺锤**置观测,避免ICSI注射时对卵子的纺锤体损伤。
目前的ICSI注射方法是:假定成熟的MII卵母细胞的纺锤体靠近***极体,通过定位***极**置于6点或12点方向,在垂直于***极体的3点钟方向注入精子。但事实上,纺锤体的位置不是固定不变的,***极体不能精细预测所有卵母细胞纺锤体的位置,约39%的纺锤体并不能通过***极体预测。传统的ICSI注射很可能损坏纺锤体,若纺锤体损伤很可能导致卵母细胞死亡或染色体异常。因此,在ICSI注射时对纺锤体进行观察,对于ICSI操作和受精结局都有非常重要的意义,可以显著提高ICSI受精率,有大量文献报道正常受精率在观察到纺锤体的卵子中***高于未观察到纺锤体的卵子(83.3% VS 77.2%)。
纺锤体仪还有什么作用?
纺锤体观测仪还可以对一代受精后的卵母细胞受精情况进行评估,选择未受精的卵母细胞进行补救ICSI***。 显微镜下的纺锤体,如同精密的分子机器,引导染色体分离。上海成熟卵母细胞纺锤体胚胎发育
在核移植过程中,纺锤体的稳定性是首要考虑的问题。冷冻和解冻过程中的温度变化和冷冻保护剂的毒性都可能对纺锤体造成损伤,导致染色体分离异常,进而影响胚胎发育。因此,如何在冷冻过程中保持纺锤体的稳定性,是核移植纺锤体卵冷冻研究面临的重要挑战。体细胞核在移入去核卵母细胞后,需要经历复杂的重新编程过程,以获得全能性。然而,这一过程受到多种因素的调控,包括表观遗传修饰、转录因子表达等。在冷冻过程中,这些调控机制可能受到干扰,导致重新编程失败或异常,从而影响胚胎发育。深圳核移植纺锤体兼容大部分显微镜纺锤体在细胞分裂后期通过微管切割机制实现染色体分离。
胞质膜
在动物细胞的细胞分裂结束时,母细胞在一个被称为“胞质分裂”的过程中分裂成两个子细胞和分区隔离的染色体。有丝分裂纺锤体控制胞质膜上的“胞质分裂”事件,但连接这两个宏观结构的机制一直不清楚。Mark Petronczki及其同事提供了一个结构和功能分析结果,他们发现**纺锤体蛋白(纺锤体中间区域和中间体中的一个蛋白复合物)是有丝分裂纺锤体与胞质膜间所缺失的联系环节,这个联系环节确保“胞质分裂”过程的***结果。本文作者还发现,**纺锤体蛋白的MgcRac***亚单元中的一个区域为一个“系绳”,它连接到胞质膜中的磷酸肌醇脂质上。 [4]
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。
纺锤体微管网络的动态变化揭示了细胞分裂过程中分子层面的奥秘。
纺锤体功能分解
在细胞分裂中,其主要作用有两个部分。其一为排列与分裂染色体。纺锤体的完整性决定了染色体分裂的正确性。纺锤体的正常生成是染色体排列的必要条件。纺锤体生成完毕后一般会有5-20分钟的延迟,以供细胞调整着丝点上微管束的极性,以及决定是否所有的着丝点都附着正确。此后细胞进入分裂后期,染色体分裂为两组数目相等的姐妹染色单体。同样,纺锤体的完整性决定这个分裂过程在时间和空间上的准确性。
纺锤体另一功能为决定胞质分裂的分裂面。染色体分裂的同时,纺锤体中的一部分微管不随染色体分裂到两极,而停弛在纺锤体**, 形成纺锤**体(central spindle)。在纺锤中体的**为两组极性相反的微管交叠的区域,称为纺锤**区(spindle midzone).此**区就是接下来的胞质分裂面。胞质分裂开始于分裂后期的较晚期。胞质分裂一般结束于分裂末期后1-2小时,此期间两个子细胞由中心颗粒体(midbody)连接。 一般认为纺锤体的分解发生在细胞分裂末期。 纺锤体微管网络的复杂性保证了染色体分离的准确性。北京辅助生殖纺锤体胚胎植入
纺锤体微管的数量和分布随细胞分裂阶段而变化。上海成熟卵母细胞纺锤体胚胎发育
随着技术的不断成熟和成本的降低,无损观察纺锤体卵冷冻技术有望在更多医疗机构中得到应用和推广。这将为更多女性提供生育能力保存的机会,同时也为生殖医学领域的发展注入新的活力。此外,随着国家对辅助生殖技术的重视和支持力度的加大,无损观察纺锤体卵冷冻技术有望在政策层面得到更多支持和推广。无损观察纺锤体卵冷冻研究是一项具有重要意义的研究课题。通过技术创新和临床应用推广,我们可以更好地评估卵母细胞的质量、优化冷冻保存条件、提高解冻后卵母细胞的存活率和发育潜能,为女性生育能力的保存和利用提供更加可靠和有效的解决方案。上海成熟卵母细胞纺锤体胚胎发育
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