Mitose is de hoog georganiseerde en gecontroleerde deling van nucleaire inhoud die plaatsvindt tijdens de celcyclus. Mitose is fundamenteel belangrijk voor de juiste ontwikkeling van het organisme, en voor weefselgroei, -onderhoud en -herstel. Verstoring van dit proces is geassocieerd met bepaalde ziekten, zoals kanker. Levende celbeeldvorming via time-lapse fluorescerende microscopie is een van de meest gebruikelijke methoden om mitose in laboratoria te bestuderen vandaag de dag.
In deze video zullen we kort de fasen van mitose introduceren en vervolgens experimentele overwegingen voor levende celbeeldvorming van dit cellulaire proces bespreken. Een gedetailleerd protocol voor gegevensverwerving en -analyse zal worden getoond, en we zullen afsluiten met een paar toepassingen van deze techniek.
Om beter te begrijpen waar wetenschappers naar op zoek zijn in deze beeldvormingsexperimenten, laten we eerst de fasen van mitose doorlopen.
De celcyclus beschrijft het algemene proces van celgroei en -deling. De mitotische fase vertegenwoordigt een kort gedeelte van deze cyclus, die verder kan worden onderverdeeld in zes fasen: namelijk profase, prometafase, metafase, anafase, telofase en cytokinese.
Tijdens de profase condenseert het DNA tot zusterchromatiden die in het centromeer zijn verbonden. In het cytoplasma beginnen twee belangrijke organellen, de centrosomen genaamd, microtubulistructuren te assembleren - algemeen bekend als spindelvezels - in een wielvormig patroon.
De volgende fase, prometafase, ziet de afbraak van de kernmembraan en de assemblage van een complex van eiwitten, bekend als het kinetochoor, op de centromeren. Deze fase getuigt ook van de koppeling van de spindelvezels met het kinetochoor.
In de metafase lijnen de chromosomen zich op aan de metafaseplaat, een denkbeeldig vlak op gelijke afstand van de twee centromeren. Tijdens de anafase "breken" de chromosomen uiteen in het centromeer, waarbij individuele zusterchromatiden naar de tegenovergestelde uiteinden van de cel migreren. In de telofase valt de mitotische spindel uiteen en begint de chromatine te decondenseren. Ten slotte, tijdens cytokinese - door samentrekking van een actine/myosinering die de "splijtingsgroef" vormt - verdeelt de moedercel zich in twee dochtercellen.
Met dit begrip van de voortgang van de mitose, laten we eens kijken naar de praktische overwegingen voor het bekijken van dit proces met behulp van levende celbeeldvorming.
De eerste vraag die moet worden gesteld is: hoe cellen labelen om mitose te visualiseren? De meest gebruikte "tags" voor dit experiment zijn fluorescerende moleculen, die licht absorberen bij één golflengte en licht uitzenden bij een andere golflengte.
Om nucleïnezuren te labelen, kan men een celdoorlaatbare DNA-bindende kleurstof, zoals Hoechst, gebruiken. Voor het labelen van eiwitten zoals microtubuli, kan men fluorescerend gelabelde antilichamen gebruiken. Deze zijn over het algemeen membraanondoorlaatbaar en daarom worden micro-injectietechnieken gebruikt om ze in monsters te plaatsen.
Een andere strategie is genetische markering, waarbij cellen kunnen worden gemanipuleerd om fluorescerend gelabelde eiwitten tot expressie te brengen die componenten labelen die actief betrokken zijn bij mitose, zoals chromosomen. Bij het werken met fluorescerende moleculen moet u overmatige blootstelling aan licht vermijden om fotobleking te voorkomen.
Het kiezen van de juiste microscoop is een even belangrijke beslissing. De twee meest gebruikte microscopen zijn epifluorescentie en confocale microscopie. Epifluorescentie of breedveldmicroscopie voert licht over het hele beeldveld, terwijl confocale microscopie lasers gebruikt om licht op enkele punten te focussen.
Terwijl epifluorescente microscopen doorgaans goedkoper zijn, worden confocale microscopen verkozen omdat de puntverlichting een verhoogde optische resolutie biedt, waardoor duidelijkere beelden worden geproduceerd. De enkele verlichtingspunt reduceert ook de fototoxiciteit, of verhoogde celdood veroorzaakt door overmatige blootstelling aan licht.
Nu we enkele experimentele overwegingen hebben besproken, laten we eens kijken hoe we een levende celbeeldvormingsexperiment kunnen uitvoeren om mitose te visualiseren.
Cellen moeten worden gekweekt op glazen bodemschalen of op dekglasjes, wat de beste visualisatie van mitose mogelijk maakt. Vervolgens moeten ze worden gehandhaafd in een gecontroleerde omgeving totdat de markering wordt uitgevoerd. Zoals eerder vermeld, hangt de keuze van de markeringstechniek af van het experiment dat wordt uitgevoerd. Na het markeren plaatst u de celcultuurschaal in de gespecialiseerde kamer op de microscoop. Dit zorgt ervoor dat de celcultuurcondities tijdens de beeldvorming worden gehandhaafd.
Vervolgens, afhankelijk van het markeringsmolecuul, stelt u de excitatie- en emissiegolflengten in op de microscoop. Voor gegevensverwerving, stelt u tijdstippen en positie in voor beeldopname. In deze context zijn tijdstippen de momenten waarop beelden worden verkregen om volledige visuele dekking voor alle mitotische stadia te bieden. Posities verwijzen naar de X-Y-coördinaten op de kweekschaal. Bovendien kan men voor elke positie beelden verkrijgen op verschillende scherptedieptes. Elke afbeelding vertegenwoordigt een optisch segment op de Z-as. Daarom worden ze gezamenlijk Z-stacks genoemd. Nadat alle parameters zijn ingevoerd, test u de instellingen en leunt u dan achterover en geniet u!
Na het verkrijgen van de time-lapse gegevens, zijn er verschillende manieren om deze te presenteren. Laten we een paar van deze manieren bespreken.
Een montage is een van de meest gebruikelijke manieren om time-lapse gegevens te presenteren, waarbij meerdere afbeeldingen in een rasterachtig patroon worden gerangschikt op basis van tijd. Deze kunnen duidelijk de voortgang van de mitose laten zien en onderzoekers in staat stellen om informatie te bepalen, zoals de tijd die in individuele mitotische fasen wordt doorgebracht. Het combineren van deze afbeeldingen sequentieel om een "film" te maken, kan een dynamischere presentatie zijn.
Ten slotte kunnen Z-stacks die met een confocale
Mitose is een vorm van celdeling waarbij het genetische materiaal van een cel gelijk verdeeld wordt tussen twee dochtercellen. Mitose kan worden onder…
Hoofdstukken in deze video
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
Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.