紡錘體，顧名思義，其形狀類似于紡織用的紡錘，是在細胞分裂前初期到末期形成的一種特殊細胞器。它的主要元件包括微管、附著微管的動力分子分子馬達，以及一系列復(fù)雜的超分子結(jié)構(gòu)。微管是紡錘體的基礎(chǔ)骨架，由αβ-微管蛋白二聚體組成，這些微管相互交錯，形成紡錘狀結(jié)構(gòu)，將染色體緊密地聯(lián)系在一起。在動物細胞中，紡錘體的形成和組裝通常由中心體引導(dǎo)和控制。中心體是一個位于細胞質(zhì)中的復(fù)合體，由兩個中心粒嵌套在被稱為pericentriolarmaterial（PCM）的區(qū)域內(nèi)組成。PCM富含微管相關(guān)蛋白和其他蛋白質(zhì)，如谷氨酸脫羧酶等微管主要蛋白，這些蛋白質(zhì)共同協(xié)作，確保紡錘體的正確組裝和穩(wěn)定。相比之下，高等植物細胞的紡錘體并不包含中心體，而是由細胞極板附近的微管組織形成。紡錘體的中心體在細胞分裂前會復(fù)制并分離到細胞兩極。北京紡錘體實時成像紡錘體Hoechst染料

    體外構(gòu)建的紡錘體模型可以用于研究紡錘體的動態(tài)變化，如微管的聚合和解聚、染色體的捕捉和分離等。通過高分辨率顯微鏡觀察，可以詳細記錄紡錘體的動態(tài)變化過程，揭示其背后的分子機制。體外構(gòu)建的紡錘體模型可以用于研究紡錘體的功能機制，如紡錘體檢查點的調(diào)控、染色體分離的分子機制等。通過添加不同的蛋白和藥物，可以模擬不同的生理和病理條件，探究紡錘體功能的調(diào)控機制。體外構(gòu)建的紡錘體模型可以用于研究紡錘體缺陷的后果，如染色體非整倍性的發(fā)生、細胞周期的紊亂等。通過引入特定的突變或藥物，可以模擬紡錘體缺陷的情況，探究其對細胞分裂和基因組穩(wěn)定性的影響。體外構(gòu)建的紡錘體模型可以用于篩選和驗證藥物，如抗病毒藥物等。通過測試藥物對紡錘體動態(tài)變化和功能的影響，可以評估藥物的效果和安全性，為新藥的研發(fā)提供實驗依據(jù)。 北京克隆紡錘體提高冷凍保存效率紡錘體形成過程中的任何錯誤都可能影響細胞的命運。

無需染色紡錘體觀察技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測冷凍過程中紡錘體的形態(tài)變化，從而準確評估冷凍保存的效果。通過對比冷凍前后紡錘體的形態(tài)和穩(wěn)定性，研究者可以優(yōu)化冷凍保護劑的配方和濃度，以及改進冷凍程序，減少冷凍損傷，提高解凍后卵母細胞的存活率和發(fā)育潛能。解凍后的卵母細胞在無需染色的情況下，可以直接通過Polscope系統(tǒng)進行紡錘體觀察。這一技術(shù)能夠迅速評估解凍后卵母細胞的質(zhì)量，包括紡錘體的形態(tài)、位置、穩(wěn)定性等關(guān)鍵指標，為后續(xù)的受精和胚胎發(fā)育提供重要參考。

    微管蛋白的突變會影響微管的聚合和解聚，導(dǎo)致紡錘體結(jié)構(gòu)異常。例如，某些疾病中，微管蛋白的突變會導(dǎo)致紡錘體功能障礙，增加染色體非整倍性的風(fēng)險。動粒與微管結(jié)合能力下降：動粒是染色體與紡錘體微管連接的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其功能障礙會影響染色體的正確捕捉和分離。例如，某些基因突變（如BUBR1突變）會影響動粒的功能，導(dǎo)致染色體分離錯誤。動粒通過信號傳導(dǎo)途徑與紡錘體檢查點相互作用，確保染色體的正確分離。動粒信號傳導(dǎo)異常會導(dǎo)致紡錘體檢查點失效，增加染色體非整倍性的風(fēng)險。 紡錘體微管的動態(tài)不穩(wěn)定性是其功能的基礎(chǔ)。

    在有絲分裂中，紡錘體的形成與功能至關(guān)重要。首先，在有絲分裂前期，中心體復(fù)制并分離至細胞兩極，形成紡錘體的兩極。隨后，微管從兩極向中心區(qū)域延伸，形成紡錘體的主干。在中期，染色體在紡錘絲的牽引下，自動在赤道板排列整齊。當(dāng)細胞進入分裂后期，紡錘體微管收縮，將染色體牽引至兩極，形成兩組數(shù)目相等的姐妹染色單體。這一過程確保了遺傳信息的準確傳遞，避免了染色體分離錯誤導(dǎo)致的遺傳異常。此外，紡錘體還決定了胞質(zhì)分裂的分裂面。在染色體分裂的同時，紡錘體中的一部分微管不隨染色體分裂到兩極，而是停弛在紡錘體中心，形成紡錘中心體。紡錘中心體的中心區(qū)域為兩組極性相反的微管交疊區(qū)，稱為紡錘中心區(qū)，它決定了接下來的胞質(zhì)分裂面。胞質(zhì)分裂開始于分裂后期的較晚期，一般結(jié)束于分裂末期后1-2小時，此期間兩個子細胞由中心顆粒體連接。紡錘體通過精確控制胞質(zhì)分裂面的位置，確保了細胞分裂的對稱性和穩(wěn)定性。 紡錘體微管的動態(tài)變化受到細胞周期蛋白的調(diào)控。北京哺乳動物紡錘體揭示卵母細胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

紡錘體微管的動態(tài)變化是細胞分裂周期的重要標志。北京紡錘體實時成像紡錘體Hoechst染料

    減數(shù)分裂是生物體形成配子（精子和卵子）的過程，其特點是一次DNA復(fù)制后細胞連續(xù)分裂兩次，形成四個遺傳物質(zhì)相似的子細胞。在減數(shù)分裂過程中，紡錘體同樣發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在減數(shù)分裂Ⅰ的前期，同源染色體發(fā)生配對、聯(lián)會、交換和交叉，形成四分體。這一過程依賴于紡錘體的微管網(wǎng)絡(luò)，它確保了同源染色體能夠正確地配對和交換遺傳信息。隨后，在減數(shù)分裂Ⅰ的中期，染色體在紡錘絲的牽引下，排列在赤道板上。與有絲分裂不同的是，此時排列在赤道板上的染色體是同源染色體對，而不是姐妹染色單體。當(dāng)細胞進入減數(shù)分裂Ⅰ的后期，同源染色體在紡錘體的牽引下分離，分別移向細胞的兩極。這一過程實現(xiàn)了同源染色體的分離，為后續(xù)的遺傳重組和配子形成奠定了基礎(chǔ)。在減數(shù)分裂Ⅱ中，紡錘體的作用與有絲分裂更為相似。姐妹染色單體在紡錘絲的牽引下分離，分別移向細胞的兩極。這一過程確保了每個子細胞都能獲得完整的染色體組，從而保證了配子的遺傳完整性。 北京紡錘體實時成像紡錘體Hoechst染料