الانقسام هو التقسيم المنظم والخاضع للرقابة العالية للمحتويات النووية الذي يحدث أثناء دورة الخلية. الانقسام مهم بشكل أساسي للنمو السليم للكائن الحي ، ولنمو الأنسجة وصيانتها وإصلاحها. تمت الإشارة إلى تعطيل هذه العملية في بعض الأمراض ، مثل السرطان. يعد تصوير الخلايا الحية عن طريق المجهر الفلوري بفاصل زمني أحد أكثر الطرق شيوعا لدراسة الانقسام في المختبرات اليوم.
في هذا الفيديو، سنعرض بإيجاز مراحل الانقسام، ثم نناقش الاعتبارات التجريبية لتصوير الخلايا الحية لهذه العملية الخلوية. سيتم عرض بروتوكول مفصل للحصول على البيانات وتحليلها ، وسنختتم ببعض التطبيقات لهذه التقنية.
لفهم ما يبحث عنه العلماء بشكل أفضل في تجارب التصوير هذه ، دعنا أولا نتعرف على مراحل الانقسام.
تصف دورة الخلية العملية الشاملة لنمو الخلايا وانقسامها. تمثل المرحلة الانقسامية جزءا قصيرا من هذه الدورة ، والتي يمكن تقسيمها إلى ست مراحل: وهي الطور الأولي ، والطور الأولي ، والطور ، والطور النهائي ، والحركية الخلوية.
أثناء الطور الأولي ، يتكثف الحمض النووي في كروماتيدات شقيقة مرتبطة بالسنترومير. في السيتوبلازم ، تبدأ عضيتان رئيسيتان يشار إليهما باسم الجسيمات المركزية في تجميع هياكل الأنابيب الدقيقة - المعروفة باسم ألياف المغزل - في نمط يشبه العجلة.
تشهد المرحلة التالية ، الطور الأولي ، انهيار الغشاء النووي ، وتجميع مجموعة من البروتينات ، تعرف باسم الحركية ، في السنتروميرات. تشهد هذه المرحلة أيضا ارتباط ألياف المغزل بالحركية.
في الطور ، تصطف الكروموسومات عند لوحة الطور ، وهي مستوى وهمي على مسافة متساوية من السنتروميرات. أثناء الطور ، "تتفكك" الكروموسومات عند السنترومير ، مع تهاجر الكروماتيدات الشقيقة الفردية إلى طرفي الخلية المقابلة. في الطور النهائي ، يتم تفكيك المغزل الانقسامي ويبدأ الكروماتين في فك التكثيف. أخيرا ، أثناء الحركية الخلوية - عن طريق تقلص حلقة الأكتين / الميوسين التي تشكل "ثلم الانقسام" - تنقسم الخلية الأم إلى خليتين ابنتيتين.
مع هذا الفهم للتقدم الانقسامي ، دعنا نلقي نظرة على الاعتبارات العملية لعرض هذه العملية باستخدام تصوير الخلايا الحية.
السؤال الأول الذي يجب طرحه هو: كيف تسمية الخلايا من أجل تصور الانقسام؟ "العلامات" الأكثر استخداما لهذه التجربة هي جزيئات الفلورسنت ، التي تمتص الضوء بطول موجي واحد وتنبعث منها الضوء بطول موجي آخر.
[إين وردر تو] تسمية [نوويك سد], واحدة يستطيع استعملت خلية نفاذة [دنا] يربط صبغة, مثل [هوشست]. لوضع العلامات على البروتينات مثل الأنابيب الدقيقة ، يمكن للمرء استخدام الأجسام المضادة ذات العلامات الفلورية. هذه بشكل عام غير منفذة للغشاء ، وبالتالي يتم استخدام تقنيات الحقن المجهري لإدخالها في العينات.
استراتيجية أخرى هي وضع العلامات الجينية ، حيث يمكن التلاعب بالخلايا للتعبير عن البروتينات الموسومة بالفلورسنت والتي تصنف المكونات المشاركة بنشاط في الانقسام ، مثل الكروموسومات. عند العمل مع جزيئات الفلورسنت ، يجب تجنب التعرض المفرط للضوء لتجنب التبييض الضوئي.
اختيار المجهر المناسب هو قرار لا يقل أهمية. المجهران الأكثر استخداما هما المجهران اللائي فلورسنت والكونفوكال. يمرر الفحص المجهري متعدد الفلورسنت أو المجال الواسع الضوء على مجال الرؤية بأكمله ، بينما يستخدم الفحص المجهري متحد البؤر الليزر لتركيز الضوء على نقاط فردية.
في حين أن المجاهر المسطحة عادة ما تكون أرخص ، إلا أنه يفضل استخدام المجاهر متحدة البؤر لأن الإضاءة النقطية توفر دقة بصرية متزايدة ، مما ينتج عنه صور أكثر وضوحا. تقلل نقطة الإضاءة الفردية أيضا من السمية الضوئية ، أو زيادة موت الخلايا الناجم عن التعرض المفرط للضوء.
الآن بعد أن استعرضنا بعض الاعتبارات التجريبية ، دعنا نرى كيفية إجراء تجربة تصوير الخلايا الحية لتصور الانقسام.
يجب زراعة الخلايا على أطباق ذات قاع زجاجي أو على أغطية ، مما يسمح بأفضل تصور للانقسام. بعد ذلك ، يجب الحفاظ عليها في بيئة خاضعة للرقابة حتى يتم إجراء وضع العلامات. كما ذكرنا سابقا ، يعتمد اختيار تقنية وضع العلامات على التجربة قيد التنفيذ. بعد وضع الملصقات ، ضع طبق زراعة الخلايا في الغرفة المتخصصة على المجهر. هذا يسمح بالحفاظ على ظروف زراعة الخلايا أثناء التصوير.
بعد ذلك ، اعتمادا على جزيء الملصقات ، قم بتعيين الأطوال الموجية للإثارة والانبعاث على المجهر. للحصول على البيانات ، قم بإعداد النقاط الزمنية والموضع لالتقاط الصور. في هذا السياق ، النقاط الزمنية هي الحالات التي سيتم فيها الحصول على الصور لتوفير تغطية بصرية كاملة لجميع مراحل الانقسام. تشير المواضع إلى إحداثيات XY على طبق الثقافة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للمرء الحصول على صور في أعماق مختلفة من المجال. تمثل كل صورة شريحة بصرية على المحور Z. لذلك ، تعرف مجتمعة باسم Z-stacks. بعد إدخال جميع المعلمات ، اختبر الإعدادات ثم اجلس واستمتع!
بعد الحصول على بيانات الفاصل الزمني ، هناك عدة طرق لتقديمها. دعونا نناقش بعض هذه الطرق.
يعد المونتاج أحد أكثر الطرق شيوعا لتقديم بيانات اللقطات المتتابعة، حيث يتم ترتيب صور متعددة في نمط يشبه الشبكة بناء على الوقت. يمكن أن تظهر هذه بوضوح التقدم الانقسامي ، وتسمح للباحثين بتحديد معلومات مثل الوقت الذي يقضونه في المراحل الانقسامية الفردية. يمكن أن يكون الجمع بين هذه الصور بالتتابع لإنشاء "فيلم" عرضا تقديميا أكثر ديناميكية.
أخيرا ، يمكن دمج مكدسات Z التي تم الحصول عليها باستخدام مجهر متحد البؤر لتقديم استجمام ثلاثي الأبعاد لعينة. يمكن أن يكشف هذا بدقة عن العلاقات المكانية بين قطع الآلية الانقسامية. هذا مهم لأن المكونات التي تنظر بجانب بعضها البعض في 2D قد تكون في الواقع متباعدة في ثلاثة أبعاد.
الآن بعد أن عرفت كيفية إجراء تجربة تصوير الخلايا الحية ، دعنا نراجع بعض تطبيقات هذه التقنية.
الانقسام هو جزء أساسي من التنمية. هنا ، عزل الباحثون أدمغة الفئران الجنينية لمراقبة الانقسام في الخلايا السلفية العصبية. يعد الانقسام الخاضع للرهيبة لهذه الخلايا أمرا بالغ الأهمية لنمو الدماغ ووظيفته بشكل صحيح. بعد العزل ، تم تقسيم الأدمغة باستخدام اهتزاز ، ملطخة بصبغة ملزمة بالحمض النووي نفاذة للغشاء ، وتم تصويرها عبر الفحص المجهري متحد البؤر لتصور الانقسام الفتيلي للخلايا السلفية العصبية بوضوح.
إصلاح الحمض النووي هو عملية خلوية حاسمة تشارك في نمو الخلايا وانقسامها. في هذه التجربة ، درس الباحثون بروتين إصلاح الحمض النووي الذي يشكل بؤر ، وهي بقع ثقبة تم إنشاؤها استجابة لتلف الحمض النووي. سلطت نتائج تصوير الخلايا الحية والتحليل ثلاثي الأبعاد الضوء على توطين بروتين إصلاح الحمض النووي طوال عملية انقسام الخلية.
أخيرا ، يدرس الباحثون نقاط التفتيش الانقسامية ، وهي نقاط "توقف" حيث يتم تقييم الظروف الخلوية قبل استمرار الانقسام. في الانقسام ، تضمن نقطة تفتيش تجميع المغزل ، أو SAC ، الاتصال الصحيح بين المغزل الانقسامي والكروموسومات. لدراسة ذلك ، قام العلماء بحقن الكواشف المحفزة ل SAC في أجنة الذباب المعدلة وراثيا ، وقاموا بتحليل الانقسام باستخدام تصوير الخلايا الحية. أظهرت النتائج اعتقال الحركية ، مما يدل على الخلايا التي تفشل في التقدم من خلال الانقسام.
لقد شاهدت للتو فيديو JoVE حول التصوير الخلوي الحي للانقسام. بعد مقدمة لمراحل الانقسام ، قدم هذا الفيديو اعتبارات مهمة وتقنيات تحليل البيانات لتصوير الخلايا الحية. أخيرا ، تم تقديم تطبيقات هذه التقنية. ساعد تصوير الخلايا الحية العلماء بشكل كبير في فهم الآليات الانقسامية المتعلقة بالتطور وصيانة الأنسجة والمرض. كما هو الحال دائما ، شكرا على المشاهدة!
الانقسام هو شكل من أشكال انقسام الخلايا حيث يتم تقسيم المادة الوراثية للخلية بالتساوي بين خليتين ابنتيتين. يمكن تقسيم الانقسام إلى ست مراحل ، تظهر خلا…
الفصول في هذا الفيديو
0:00
Overview
1:00
Stages of Mitosis
2:53
Experimental Considerations
4:55
Running a Live Cell Imaging Experiment to Visualize Mitosis
6:26
Data Presentation and Analysis
7:26
Applications
9:18
Summary
2026 © حقوق الطبع والنشر MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.