神經(jīng)退行性疾病是一類以神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙和死亡為主要特征的疾病，包括阿爾茨海默病（Alzheimersdisease,AD）、帕金森病（Parkinsonsdisease,PD）、亨廷頓病（Huntingtonsdisease,HD）等。近年來，研究表明紡錘體功能障礙在神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用。阿爾茨海默病是最常見的神經(jīng)退行性疾病之一，其主要病理特征是淀粉樣蛋白（Aβ）沉積和tau蛋白過度磷酸化形成的神經(jīng)纖維纏結(jié)。研究表明，紡錘體功能障礙在阿爾茨海默病的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用。顯微鏡下的紡錘體，如同精密的分子機(jī)器，引導(dǎo)染色體分離。美國偏光成像紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

在有絲分裂過程中，紡錘體的形成和功能是高度協(xié)調(diào)的。從前期到中期，紡錘體逐漸成熟，染色體被精確排列在細(xì)胞的中間區(qū)域。到了后期和末期，紡錘體開始分解，將染色體拉向細(xì)胞的兩極，并完成胞質(zhì)分裂。這一過程中，紡錘體的微管通過縮短和伸長來協(xié)調(diào)染色體的移動和定位，確保遺傳信息的準(zhǔn)確傳遞。雖然無絲分裂過程中不形成明顯的紡錘體結(jié)構(gòu)，但紡錘體的相關(guān)成分（如微管和動力蛋白）仍在細(xì)胞分裂中發(fā)揮作用。例如，在質(zhì)體分裂中，紡錘體成分同樣起到了精確定位和運(yùn)動染色體的作用。在減數(shù)分裂過程中，紡錘體的形成和功能更加復(fù)雜。以人卵母細(xì)胞為例，其紡錘體在減數(shù)分裂過程中會經(jīng)歷一段較長時間的“多極紡錘體”階段，而后才形成雙極狀紡錘體。這一過程需要多種關(guān)鍵蛋白（如HAUS6、KIF11和KIF18A）的參與和調(diào)控。紡錘體的正確組裝和雙極化對于保證卵母細(xì)胞的正常發(fā)育和受精至關(guān)重要。紡錘體實(shí)時成像紡錘體透明帶紡錘體微管與細(xì)胞內(nèi)的其他細(xì)胞器存在復(fù)雜的相互作用。

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(xì)記錄紡錘體的動態(tài)變化過程，揭示其背后的分子機(jī)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(jī)制，如紡錘體檢查點(diǎn)的調(diào)控、染色體分離的分子機(jī)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?xiàng)l件，探究紡錘體功能的調(diào)控機(jī)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(xì)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(xì)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(yàn)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(shí)驗(yàn)依據(jù)。

染色體當(dāng)細(xì)胞從間期進(jìn)入有絲分裂期，間期細(xì)胞微管網(wǎng)絡(luò)解聚為游離的αβ-微管蛋白二聚體，再重組成紡錘體，介導(dǎo)染色體的運(yùn)動；分裂末期紡錘體微管解聚，又重組形成細(xì)胞質(zhì)微管網(wǎng)絡(luò)。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(fā)出，在紡錘體中部赤道區(qū)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(yùn)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(jié)合在動粒部位的驅(qū)動蛋白和動力蛋白沿微管的運(yùn)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(dá)蛋白，其中2個馬達(dá)蛋白沿一條微管運(yùn)動，另2個馬達(dá)結(jié)構(gòu)域沿另一條微管運(yùn)動。由于2條微管分別來自二極，故極性相反。當(dāng)雙極驅(qū)動蛋白四聚體沿微管向正極運(yùn)動時，紡錘體二極間距離延長。反之紡錘體距離縮短。紡錘體在細(xì)胞分裂后期通過微管切割機(jī)制實(shí)現(xiàn)染色體分離。

對于因疾病、年齡或其他原因可能失去生育能力的女性來說，MI期紡錘體卵冷凍技術(shù)提供了一種有效的生育能力保存方式。通過冷凍保存MI期卵母細(xì)胞并在適當(dāng)?shù)臅r候進(jìn)行解凍和受精操作，可以實(shí)現(xiàn)生育愿望的延續(xù)。在輔助生殖技術(shù)中，MI期紡錘體卵冷凍技術(shù)可以用于提高試管嬰兒的成功率。通過選擇質(zhì)量優(yōu)良的MI期卵母細(xì)胞進(jìn)行冷凍保存并在需要時進(jìn)行解凍和受精操作，可以篩選出更具發(fā)育潛能的胚胎進(jìn)行移植。MI期紡錘體卵冷凍技術(shù)還可以與遺傳病篩查技術(shù)相結(jié)合，通過檢測卵母細(xì)胞中的遺傳物質(zhì)來篩選出健康的胚胎進(jìn)行移植。這有助于降低遺傳病在后代中的發(fā)病率，提高出生人口的質(zhì)量。紡錘體的研究對于理解遺傳信息的傳遞和維持具有重要意義。美國雙折射性紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

紡錘體在細(xì)胞分裂過程中展現(xiàn)出驚人的自我組裝能力。美國偏光成像紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

冷凍電鏡技術(shù)（Cryo-EM）近年來在結(jié)構(gòu)生物學(xué)領(lǐng)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(jìn)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(jié)構(gòu)，包括紡錘體微管等精細(xì)結(jié)構(gòu)。這一技術(shù)不僅克服了傳統(tǒng)電鏡技術(shù)對樣品制備的嚴(yán)格要求，還能夠在接近生理狀態(tài)下觀察紡錘體的形態(tài)和功能，為無損觀察紡錘體提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持。無損觀察紡錘體技術(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(zhǔn)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(hù)劑的配方和濃度，以及改進(jìn)冷凍程序，減少冷凍損傷，提高解凍后卵母細(xì)胞的存活率和發(fā)育潛能。美國偏光成像紡錘體揭示卵母細(xì)胞關(guān)鍵結(jié)構(gòu)