Nanolive實(shí)現(xiàn)無標(biāo)記活細(xì)胞骨架與微絲3D成像分析

       間充質(zhì)干細(xì)胞（MSC)是多能干細(xì)胞，可從臍帶組織，脂肪組織，牙髓或羊水中獲得，主要來源于人骨髓，能夠分化成各種間充組織如軟骨、脂肪、骨頭、肌肉、肌腱和基質(zhì)組織。其特性使其成為非常有前途的醫(yī)學(xué)治療手段，是挑戰(zhàn)治療器官和組織修復(fù)的研究熱點(diǎn)，并且已經(jīng)在一些如炎癥性腸病和其他免疫紊亂，或缺血性心臟病的應(yīng)用中取得成果。

      間充質(zhì)干細(xì)胞對(duì)實(shí)驗(yàn)中的誘導(dǎo)壓力敏感，如熒光成像時(shí)產(chǎn)生的光毒性、光漂白等都會(huì)導(dǎo)致其活細(xì)胞成像受限，Nanolive 3D CX可避免這些侵入式的干擾 ，無需樣本準(zhǔn)備，可快速非侵入式的對(duì)MSC實(shí)時(shí)觀察，另外3D CX 的激光功率低于目前熒光成像方法最低激光能量100倍，可對(duì)細(xì)胞長時(shí)間成像高達(dá)數(shù)周，以167nm的高分辨率觀測(cè)細(xì)胞骨架，有絲分裂過程微絲3D變化等，可廣泛應(yīng)用于actin，tublin藥物等相關(guān)研究。

一、間充質(zhì)干細(xì)胞MSC細(xì)胞骨架無標(biāo)記分析

來自骨髓的 人 MSC 種在人纖連蛋白包被的培養(yǎng)皿中，低血清培養(yǎng) ，培養(yǎng)時(shí)用Nanolive 3D CX觀察，因3D CX避免了強(qiáng)的曝光或標(biāo)記誘導(dǎo)的破壞,解決了如傳統(tǒng)熒光方法成像受限問題，是MSC成像的理想方工具。
 

纖維蛋白對(duì)hMSC的影響

 長在纖連蛋白上的細(xì)胞相對(duì)無纖連蛋白的細(xì)胞，呈現(xiàn)附著度和擴(kuò)散度都更好(Figure 1).

        Nanolive 還觀測(cè)到長在纖連蛋白上的細(xì)胞被誘導(dǎo)產(chǎn)生了應(yīng)力纖維 (Figure 2)。應(yīng)力纖維在干細(xì)胞分化成特定的組織中起作用(Figure 2)。借此我們可以通過Nanolive 研究誘導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞向特定方向分化的條件和機(jī)制。

 

Nanolive 實(shí)時(shí)無標(biāo)記拍攝有絲分裂過程及數(shù)據(jù)分析

在低血清培養(yǎng)基中的MSC細(xì)胞，通過3D CX 拍攝不同階段的特征和有絲分裂的結(jié)構(gòu)，如下圖所示(Figure 3)。

細(xì)胞周期
 

細(xì)胞分裂是維持生物體的關(guān)鍵 (Figure 4)。真核細(xì)胞通過有絲分裂確保生長，傷口愈合，替換受損的細(xì)胞  (Figure 5)。

細(xì)胞的生命周期大部分時(shí)間都處于“間期”階段，其由三個(gè)階段組成，為細(xì)胞分裂做準(zhǔn)備：G1,S,G2期。

      細(xì)胞生長進(jìn)入 G2 期, 即有絲分裂前階段。在 G2 后期，核膜和核仁都是完整的，如Figure 5所示，通過Nanolive可清晰的看到染色質(zhì)，核仁，核膜和中心體等結(jié)構(gòu)。

前期

細(xì)胞分裂前期，Nanolive 觀測(cè)到染色質(zhì)固縮成染色體，兩個(gè)相連的染色質(zhì)在中心體處匯合  (Figure 6)。無序的染色質(zhì)形成染色體便于下階段分離到不同細(xì)胞，并且用Nanolive捕捉到了活細(xì)胞中恒染色體轉(zhuǎn)變?yōu)楫惾旧�體的過程。

早中期

在早中期，Nanolive 觀測(cè)到，因需要復(fù)制空間，核膜破碎成小的膜囊泡 (Figure 7)，并清晰可見紡錘體微管、染色體的形成，星體微管從中心體成放射狀指向細(xì)胞邊緣。并且在視頻中，還看到了結(jié)構(gòu)完整的線粒體。

Mitosis: 中期

在中期，Nanolive 高清晰呈現(xiàn)中期板， 染色體在上面排列成一條直線，染色單體被來自相反紡錘體的微管捕獲 (Figure 8)。因紡錘體和著絲粒的微管中包含大量的蛋白，中期板上的折射率增加，因此其清晰可見。

Mitosis: 后期

在后期，染色體在中心體處分離，Nanolive觀測(cè)染色移向細(xì)胞相反的兩端移動(dòng) (Figure 9)。

Mitosis: 末期

在分裂末期  (Figure 10), Nanolive 清晰呈現(xiàn)染色體解壓縮成染色質(zhì)，看到一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)稱做收縮環(huán)將兩個(gè)完全功能化的姐妹細(xì)胞分開。

Mitosis:細(xì)胞質(zhì)分裂

細(xì)胞分裂期，Nanolive 可清晰看到姐妹細(xì)胞分開，細(xì)胞周期結(jié)束 。

更詳細(xì)介紹及參考文獻(xiàn)請(qǐng)參考下面連接

原文鏈接：https://nanolive.ch/cytoskeleton/

原文鏈接：https://nanolive.ch/mitosis-in-mesenchymal-stem-cells/