冷凍電鏡技術（Cryo-EM）近年來在結構生物學領域取得了重大突破，也為紡錘體卵冷凍研究提供了新的視角。通過將生物樣品冷凍至極低溫并在電子顯微鏡下進行觀察和成像，冷凍電鏡能夠揭示生物大分子的高分辨率結構，包括紡錘體微管等精細結構。這一技術不僅克服了傳統電鏡技術對樣品制備的嚴格要求，還能夠在接近生理狀態下觀察紡錘體的形態和功能，為無損觀察紡錘體提供了強有力的技術支持。無損觀察紡錘體技術能夠實時監測冷凍過程中紡錘體的形態變化，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和穩定性，研究者可以優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育潛能。紡錘體的異常可能導致細胞分裂過程中的停滯或凋亡。北京雙折射性紡錘體卵質量評估

    減數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復制后細胞連續分裂兩次，形成四個遺傳物質相似的子細胞。在減數分裂過程中，紡錘體同樣發揮著至關重要的作用。在減數分裂Ⅰ的前期，同源染色體發生配對、聯會、交換和交叉，形成四分體。這一過程依賴于紡錘體的微管網絡，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。當細胞進入減數分裂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。這一過程實現了同源染色體的分離，為后續的遺傳重組和配子形成奠定了基礎。在減數分裂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。 香港非侵入式成像紡錘體Oosight Basic紡錘體的微管通過動態不穩定性來不斷增長和縮短，從而牽引染色體運動。

    近年來，隨著成像技術的飛速發展，特別是紡錘體成像技術的不斷進步，科學家們得以在高分辨率下觀測細胞分裂過程，從而揭示了紡錘體的許多未知特征和機制。紡錘體成像技術的發展可以追溯到上世紀末，當時科學家們開始利用熒光顯微鏡技術觀測細胞分裂過程。然而，由于傳統熒光顯微鏡的分辨率限制，紡錘體的精細結構和動態變化往往難以被清晰捕捉。為了克服這一難題，科學家們開始探索更高分辨率的成像技術，如電子顯微鏡、超分辨率顯微鏡等。然而，這些技術在實際應用中面臨著諸多挑戰，如樣品制備復雜、成像速度慢、對細胞活性影響大等。近年來，隨著成像技術的不斷創新和進步，紡錘體成像技術取得了突破性進展。特別是超分辨率顯微鏡技術的出現，如結構光照明顯微鏡（SIM）、受激輻射損耗顯微鏡（STED）和單分子定位顯微鏡（SMLM）等，使得科學家們能夠在納米尺度上觀測紡錘體的精細結構和動態變化。

    微管蛋白的突變會影響微管的聚合和解聚，導致紡錘體結構異常。例如，某些疾病中，微管蛋白的突變會導致紡錘體功能障礙，增加染色體非整倍性的風險。動粒與微管結合能力下降：動粒是染色體與紡錘體微管連接的關鍵結構，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，導致染色體分離錯誤。動粒通過信號傳導途徑與紡錘體檢查點相互作用，確保染色體的正確分離。動粒信號傳導異常會導致紡錘體檢查點失效，增加染色體非整倍性的風險。 紡錘體微管網絡的動態變化揭示了細胞分裂過程中分子層面的奧秘。

染色體當細胞從間期進入有絲分裂期，間期細胞微管網絡解聚為游離的αβ-微管蛋白二聚體，再重組成紡錘體，介導染色體的運動；分裂末期紡錘體微管解聚，又重組形成細胞質微管網絡。可分為：動粒微管：連接染色體動粒于兩極的微管。極間微管：從兩極發出，在紡錘體中部赤道區相互交錯的微管。星體微管：中心體周圍呈輻射分布的微管。染色體的運動依賴紡錘體微管的組裝和去組裝。在這一過程中動粒微管與動粒之間的滑動主要是依靠結合在動粒部位的驅動蛋白和動力蛋白沿微管的運動來完成。極微管在紡錘體中部交錯，有些分布在極微管之間特殊的雙極馬達蛋白，其中2個馬達蛋白沿一條微管運動，另2個馬達結構域沿另一條微管運動。由于2條微管分別來自二極，故極性相反。當雙極驅動蛋白四聚體沿微管向正極運動時，紡錘體二極間距離延長。反之紡錘體距離縮短。紡錘體微管的排列和穩定性受到細胞骨架的支撐。香港輔助生殖紡錘體玻璃底培養皿

紡錘體微管的動態變化是細胞對外界刺激響應的一部分。北京雙折射性紡錘體卵質量評估

    染色體非整倍性是指細胞中染色體數目異常，即染色體數目不是正常二倍體數目的整數倍。這種異常在多種疾病中都可見，包括遺傳性疾病和不孕不育等。紡錘體是細胞分裂過程中負責染色體分離的關鍵結構，其功能缺陷可能導致染色體非整倍性的發生。紡錘體是由微管、動力蛋白和調節蛋白等組成的動態結構，負責在有絲分裂和減數分裂過程中確保染色體的正確分離和分配。紡錘體的主要功能包括：染色體捕捉：紡錘體通過動粒微管（kinetochoremicrotubules）捕捉染色體的著絲粒，確保染色體在分裂中期排列在赤道板上。染色體分離：紡錘體通過極微管（polarmicrotubules）和動粒微管的動態變化，推動染色體在分裂后期向兩極移動，實現染色體的均等分配。細胞分裂：紡錘體還參與細胞分裂的其他過程，如細胞質分裂（cytokinesis）。 北京雙折射性紡錘體卵質量評估