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Nanolive实现无标记活细胞骨架与微丝3D成像分析

间充质干细胞(MSC)是多能干细胞,可从脐带组织,脂肪组织,牙髓或羊水中获得,主要来源于人骨髓,能够分化成各种间充组织如软骨、脂肪、骨头、肌肉、肌腱和基质组织。其特性使其成为非常有前途的医学治疗手段,是挑战治疗器官和组织修复的研究热点,并且已经在一些如炎症性肠病和其他免疫紊乱,或缺血性心脏病的应用中取得成果。

间充质干细胞对实验中的诱导压力敏感,如荧光成像时产生的光毒性、光漂白等都会导致其活细胞成像受限,Nanolive 3D CX可避免这些侵入式的干扰 ,无需样本准备,可快速非侵入式的对MSC实时观察,另外3D CX 的激光功率低于目前荧光成像方法最低激光能量100倍,可对细胞长时间成像高达数周,以167nm的高分辨率观测细胞骨架,有丝分裂过程微丝3D变化等,可广泛应用于actin,tublin药物等相关研究。

一、间充质干细胞MSC细胞骨架无标记分析


视频链接请戳:https://mp.weixin.qq.com/s/X-kvljmsQU60x6hfX4mjcQ?from=singlemessage&isappinstalled=0


 来自骨髓的 人 MSC 种在人纤连蛋白包被的培养皿中,低血清培养 ,培养时用Nanolive 3D CX观察,因3D CX避免了强的曝光或标记诱导的破坏,解决了如传统荧光方法成像受限问题,是MSC成像的理想方工具。


纤维蛋白对hMSC的影响

 长在纤连蛋白上的细胞相对无纤连蛋白的细胞,呈现附着度和扩散度都更好(Figure 1).


Nanolive 还观测到长在纤连蛋白上的细胞被诱导产生了应力纤维 (Figure 2)。应力纤维在干细胞分化成特定的组织中起作用(Figure 2)。借此我们可以通过Nanolive 研究诱导间充质干细胞向特定方向分化的条件和机制。


hMSC有丝分裂微丝观测


视频链接请戳:https://mp.weixin.qq.com/s/X-kvljmsQU60x6hfX4mjcQ?from=singlemessage&isappinstalled=0



Nanolive 实时无标记拍摄有丝分裂过程及数据分析

在低血清培养基中的MSC细胞,通过3D CX 拍摄不同阶段的特征和有丝分裂的结构,如下图所示(Figure 3)。


细胞周期

细胞分裂是维持生物体的关键 (Figure 4)。真核细胞通过有丝分裂确保生长,伤口愈合,替换受损的细胞  (Figure 5)。

细胞的生命周期大部分时间都处于“间期”阶段,其由三个阶段组成,为细胞分裂做准备:G1,S,G2期。


      细胞生长进入 G2 期, 即有丝分裂前阶段。在 G2 后期,核膜和核仁都是完整的,如Figure 5所示,通过Nanolive可清晰的看到染色质,核仁,核膜和中心体等结构。


前期

细胞分裂前期,Nanolive 观测到染色质固缩成染色体,两个相连的染色质在中心体处汇合  (Figure 6)。无序的染色质形成染色体便于下阶段分离到不同细胞,并且用Nanolive捕捉到了活细胞中恒染色体转变为异染色体的过程。


早中期

在早中期,Nanolive 观测到,因需要复制空间,核膜破碎成小的膜囊泡 (Figure 7),并清晰可见纺锤体微管、染色体的形成,星体微管从中心体成放射状指向细胞边缘。并且在视频中,还看到了结构完整的线粒体。


Mitosis: 中期

在中期,Nanolive 高清晰呈现中期板, 染色体在上面排列成一条直线,染色单体被来自相反纺锤体的微管捕获 (Figure 8)。因纺锤体和着丝粒的微管中包含大量的蛋白,中期板上的折射率增加,因此其清晰可见。


Mitosis: 后期

在后期,染色体在中心体处,Nanolive观测染色移向细胞相反的两端移动 (Figure 9)。


Mitosis: 末期

在分裂末期  (Figure 10), Nanolive 清晰呈现染色体解压缩成染色质,看到一个复杂结构称做收缩环将两个完全功能化的姐妹细胞分开。


Mitosis:细胞质分裂

细胞分裂期,Nanolive 可清晰看到姐妹细胞分开,细胞周期结束 。



更详细介绍及参考文献请参考下面连接

原文链接:https://nanolive.ch/cytoskeleton/

原文链接:https://nanolive.ch/mitosis-in-mesenchymal-stem-cells/