昆明Hamilton Thorne纺锤体

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。纺锤体形态的变化反映了细胞分裂的不同阶段。昆明Hamilton Thorne纺锤体

什么是纺锤体？它有多重要？

纺锤体主要由微管蛋白组成，微管蛋白是一种含有α和β亚单位的异二聚体。纺锤体不是一成不变的，常常处于组装和去组装的动态变化过程中，一般在细胞分裂的中、后期，纺锤体结构较为典型。纺锤体主要有两个作用：其一，排列与分配染色体；其二，决定细胞胞质分裂的分裂面。纺锤体的完整性决定了染色体分裂过程在时间和空间上的准确性。纺锤体就像一位聪明的大力士的双手，在细胞分裂过程中，能精细的将等位染色体平均拉向细胞的两极，确保分裂后的2个子细胞中的染色体数目相等。但是，如果这个大力士多了一只或几只手，染色体的分配将紊乱，导致非整倍体。纺锤体损伤的增加多见于高龄妇女，或接触某些化学物质的卵母细胞。

在细胞分裂过程中，纺锤体对卵母细胞染色体的平衡、运动、分配、和极体的排出非常关键。卵母细胞成熟过程中的两次减数分裂形成两次纺锤体，卵母细胞受精、雌雄原核融合后又会形成有丝分裂纺锤体。 昆明卵母细胞纺锤体Hoechst染料纺锤体微管网络的复杂性保证了染色体分离的准确性。

如何观察纺锤体呢？

在普通光学显微镜下，人类卵母细胞是半透明的，无法对纺锤体的结构进行观察和分析。传统方法是用一种特异的DNA荧光染料对卵母细胞染色，在紫外光下可显示纺锤体，这种免疫荧光方法对卵母细胞有损伤，不能应用于临床。为了更好的观测纺锤体，美国海洋生物学实验室的R．Oldenbourg等利用纺锤体的双折射特性，开发出偏振光显微镜。现今，偏振光显微镜已经发展成为一种无创性的观察和分析纺锤体动态结构的显微观测系统，我们也叫它纺锤体观测仪。它不仅能对双折射性纺锤体信号的有无进行定性分析，还能对信号的强弱进行定量分析。

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。

     纺锤体微管的稳定性受到细胞内外多种信号的调节。

纺锤体的完整性决定了染色体分裂的正确性。在有丝分裂前期，中心体被复制形成两个中心体，并逐渐分离，形成两个纺锤体。纺锤体的微管从中心体发出，与染色体上的着丝粒（kinetochore）结合。着丝粒是一组复杂的蛋白质结构，可以与微管的末端结合。当纤维束的微管末端与着丝粒结合时，纤维束开始缩短，将染色体拉向两端，实现染色体的精确分离。这一过程不仅确保了每个新细胞都能获得正确数量的染色体，还保证了遗传信息的稳定传递。纺锤体在细胞分裂过程中与细胞骨架协同工作。武汉哺乳动物纺锤体提高冷冻保存效率

纺锤体形成过程中的任何错误都可能影响细胞的命运。昆明Hamilton Thorne纺锤体

多极纺锤

      在有丝分裂时纺锤体一般有二个极。但是在多精入卵的卵细胞、肿瘤细胞、培养的HeLa细胞、杂种细胞等，随着条件不同可形成有3、4个或者更多个极的纺锤体。当存在多极纺锤体时，染色体的后期分配便不规则，可形成几个小核。用低浓度的秋水仙碱等药物处理也能诱导出同样的变化。木贼等特殊的植物体或胚乳细胞，往往在分裂初期形成多极纺锤体，及至分裂中期多数可恢复为二个极。

      长期以来，科学家认为在哺乳动物胚胎的***次细胞分裂过程中，只有一个纺锤体负责将胚胎染色体分配到两个细胞中。但欧洲研究人员利用小鼠开展的**近实验观察发现，这个过程中实际上有两个纺锤体，分别负责来自父亲和母亲的染色体[2]。

      双纺锤体的形成可能部分解释了为什么哺乳动物在早期发育阶段（胚胎*初的几次细胞分裂中）会有非常高的错误率。如果纺锤体的两极没有对齐和融合，那么，受精卵的遗传物质可能会被拉向3个或4个方向，而不是2个。而这种错误会导致拥有多个细胞核的细胞产生，从而终止胚胎发育。双纺锤体理论的提出提供了一种先前未知的机制。接下来需要探讨的是双纺锤体是否在人类中也发挥相同的作用。因为，这将为研究如何改善人类不育***提供非常有价值的信息[3]。 昆明Hamilton Thorne纺锤体