科学家探索较小的染色体是否会导致卵细胞分裂过程中出现更多的分离错误

日本理化学研究所的三位研究人员阐明了导致流产和唐氏综合症等先天性疾病的染色体异常背后的细胞机制。

这些异常通常是由于人类的性细胞(女性的卵细胞和男性的精子不能正常分裂并向胚胎转移过多或过少的染色体而引起的。大约三分之一的流产都是由于这个原因造成的。

导致这种情况的错误通常发生在细胞分裂过程中染色体分离时，因此科学家称之为染色体分离错误。但这些错误是如何发生的仍然是个谜。

随着年龄的增长，发生这些错误的可能性也会增加，尤其是在女性中。日本理化学研究所生物系统动力学研究中心的北岛智也(TomoyaKitajima对与衰老相关的染色体分离错误很感兴趣，因为日本和其他国家正在努力应对出生率下降的问题。

“我们应该能够在我们想要的时候生孩子，”他说，“但我们缺乏克服染色体分离错误问题的技术。”

2015年，北岛团队发现，染色体分离错误的主要原因是某些染色体在细胞准备分裂之前倾向于分裂。

现在，三人组在小鼠身上探索了较小的染色体是否更容易过早分离并导致分离错误。这项研究发表在《科学》杂志上。

研究人员从雌性小鼠的卵巢中分离出卵母细胞，并向其中注射特殊的RNA分子，以确保荧光蛋白被递送至细胞中的目标染色体。

在高倍显微镜下观察时，染色体因荧光蛋白而发光，从而使研究小组能够捕捉到染色体在细胞周围活跃的镜头。

对视频进行统计分析后发现，较小的染色体往往聚集在纺锤体的核心附近——纺锤体是卵母细胞内部促进染色体分裂的纤维结构——而较大的染色体则将它们包裹起来。

纺锤体具有推拉力，有助于排列染色体以便进行分裂。这些力在纺锤体的内部区域尤其强大，可能会过早分裂染色体。

在老化的卵母细胞中，粘合染色体的胶水往往会变弱，使得这些细胞中最小的染色体特别脆弱。

这种结构——较小的染色体被较大的染色体包围——在其他细胞不分裂时也会出现。但研究人员没想到会在这项研究中偶然发现它。“这真是太令人惊讶了，”北岛回忆道。

这一发现可能有助于促进未来的生殖技术，有望使年长女性健康怀孕。“如果我们能够操纵这种空间布局，我们或许能够避免错误，”北岛说。