Nanolive實現無標記活細胞骨架與微絲3D成像分析

       間充質干細胞（MSC)是多能干細胞，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、肌腱和基質組織。其特性使其成為非常有前途的醫學治療手段，是挑戰治療器官和組織修復的研究熱點，并且已經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用中取得成果。

      間充質干細胞對實驗中的誘導壓力敏感，如熒光成像時產生的光毒性、光漂白等都會導致其活細胞成像受限，Nanolive 3D CX可避免這些侵入式的干擾 ，無需樣本準備，可快速非侵入式的對MSC實時觀察，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，可對細胞長時間成像高達數周，以167nm的高分辨率觀測細胞骨架，有絲分裂過程微絲3D變化等，可廣泛應用于actin，tublin藥物等相關研究。

一、間充質干細胞MSC細胞骨架無標記分析

來自骨髓的 人 MSC 種在人纖連蛋白包被的培養皿中，低血清培養 ，培養時用Nanolive 3D CX觀察，因3D CX避免了強的曝光或標記誘導的破壞,解決了如傳統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hMSC的影響

 長在纖連蛋白上的細胞相對無纖連蛋白的細胞，呈現附著度和擴散度都更好(Figure 1).

        Nanolive 還觀測到長在纖連蛋白上的細胞被誘導產生了應力纖維 (Figure 2)。應力纖維在干細胞分化成特定的組織中起作用(Figure 2)。借此我們可以通過Nanolive 研究誘導間充質干細胞向特定方向分化的條件和機制。

 

Nanolive 實時無標記拍攝有絲分裂過程及數據分析

在低血清培養基中的MSC細胞，通過3D CX 拍攝不同階段的特征和有絲分裂的結構，如下圖所示(Figure 3)。

細胞周期
 

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

細胞的生命周期大部分時間都處于“間期”階段，其由三個階段組成，為細胞分裂做準備：G1,S,G2期。

      細胞生長進入 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，核仁，核膜和中心體等結構。

前期

細胞分裂前期，Nanolive 觀測到染色質固縮成染色體，兩個相連的染色質在中心體處匯合  (Figure 6)。無序的染色質形成染色體便于下階段分離到不同細胞，并且用Nanolive捕捉到了活細胞中恒染色體轉變為異染色體的過程。

早中期

在早中期，Nanolive 觀測到，因需要復制空間，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胞邊緣。并且在視頻中，還看到了結構完整的線粒體。

Mitosis: 中期

在中期，Nanolive 高清晰呈現中期板， 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觀測染色移向細胞相反的兩端移動 (Figure 9)。

Mitosis: 末期

在分裂末期  (Figure 10), Nanolive 清晰呈現染色體解壓縮成染色質，看到一個復雜結構稱做收縮環將兩個完全功能化的姐妹細胞分開。

Mitosis:細胞質分裂

細胞分裂期，Nanolive 可清晰看到姐妹細胞分開，細胞周期結束 。

更詳細介紹及參考文獻請參考下面連接

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

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