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。研究纺锤体的结构和功能有助于深入了解细胞分裂的复杂机制。北京哺乳动物纺锤体Oosight Basic
在有丝分裂中,纺锤体负责将姐妹染色单体分离并牵引至细胞两极,形成两个遗传物质完全相同的子细胞。而在减数分裂中,纺锤体则负责将同源染色体分离并牵引至细胞两极,形成四个遗传物质相似的子细胞。这一过程实现了遗传信息的重组和配子的形成。其次,在有丝分裂中,纺锤体的形成和分裂过程相对简单,主要依赖于中心体的复制和分离以及微管的动态生长和缩短。而在减数分裂中,纺锤体的形成和分裂过程则更加复杂。在减数分裂Ⅰ的前期,同源染色体需要发生配对、联会、交换和交叉等过程,这些过程都依赖于纺锤体的微管网络。此外,在减数分裂Ⅱ中,姐妹染色单体的分离也需要纺锤体的牵引和定位。此外纺锤体在有丝分裂和减数分裂中的形态和大小也存在差异。在有丝分裂中,纺锤体通常呈现出较为规则的纺锤形状,而在减数分裂中,纺锤体的形态则更加多样化,可能呈现出不规则的形状或分叉的形态。 美国双折射性纺锤体玻璃底培养皿纺锤体在细胞分裂中的稳定性对于细胞存活至关重要。
纺锤体观测仪的工作原理和应用纺锤体观测仪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。通过偏振光显微镜,可以观察到纺锤体与细胞其他部分的对比,从而定位纺锤体的位置。这种技术可以在不伤害卵子的前提下,即时反应细胞状态,避免在ICSI注射时损坏纺锤体13。纺锤体观测仪在试管婴儿中的应用效果提高受精率:使用纺锤体观测仪可以显著提高受精率。在观察到纺锤体的卵子中,正常受精率***高于未观察到纺锤体的卵子(83.3% VS 77.2%)1。降低多原核受精比率:使用纺锤体观测仪可以***降低多原核受精比率,从而提高胚胎的质量4。避免纺锤体损伤:在ICSI注射过程中,通过定位纺锤体的位置,可以避免对纺锤体的损伤,减少染色体异常的风险13。
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。纺锤体由微管组成,其动态变化调控着细胞分裂的进程。
Oosight影像分析系统采用液晶偏光成像技术,无需对卵母细胞进行染色,即可实时、清晰、高对比度地进行纺锤体结构和透明带成像,对ICSI、核移植操作、卵母细胞质量评价等有很好的辅助作用。
主要应用ICSI:在单精胞浆注射过程中定位初级卵母细胞,避免卵的破裂损伤,增强胚胎的发育潜能。卵评估:利用定量的分析数据对卵进行分级,改善对胚胎的选择。体外成熟评估:在未成熟卵催化(IVM)过程判断成熟期,判断依据采用的是准确的识别纺锤体,而非不准确的极体。质量控制:利用定量的分析数据对卵进行分级,改善对胚胎的选择。
核移植:显著提高核移植的成功率。由于在核摘除的过程可以清楚的看到核质,使得核移植的成功率增加了80%,并减少了线粒体DNA的摘除。卵冷冻研究:对冷冻的初级卵母细胞进行解冻前和解冻后的定量分析,从而判断卵的发育力,改善妊娠率。纺锤体研究:检测胚胎中纺锤体的发育过程,确定正常和非正常分裂率(只可用于搭配有培养箱的显微镜)。可以对染色体非正常的或非整倍体的胚胎成像,从而选择***的前体做PGD诊断。透明带研究:测量卵母细胞的透明带;准确测量纺锤体和透明带中分子排列方向的差别变化,判断纺锤体和透明带是否处于正常状态 纺锤体的研究有助于揭示细胞分裂过程中的不对称性和极化现象。昆明辅助生殖纺锤体Oosight Basic
纺锤体微管的正极朝向细胞两极,负极则靠近染色体。北京哺乳动物纺锤体Oosight Basic
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。北京哺乳动物纺锤体Oosight Basic
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