2024年10月30日，来自东南大学的林承棋、罗卓娟与谢芃教授领衔的研究团队，在权威生物医学期刊《Life Medicine》上发表了题为“4D live tracing reveals distinct movement trajectories of meiotic chromosomes”的研究论文。通过长时间三维活细胞成像和定量分析框架，利用机器学习模型实现了对染色体轨迹的精确跟踪和分类，揭示了小鼠卵母细胞减数分裂过程中染色体的运动模式。
染色体在细胞分裂过程中的准确分离对遗传信息的正确传递至关重要，染色体在纺锤体上的准确排列是染色体分离的前提。纺锤体通过微管驱动染色体的动态运动，从而实现准确排列。然而，染色体在排列前的运动轨迹仍不明确。此外驱动染色体运动的驱动蛋白（KIF）在协调纺锤体组织和动力学中发挥着重要作用，但其如何调节染色体的运动轨迹尚不清楚。
本研究建立了一个 4D 成像分析框架，实现了同一细胞中全部染色体的运动轨迹追踪、可视化与定量分析，揭示了染色体在排列前至少遵循三种不同的运动轨迹：回溯、会合和准静态。研究进一步揭示了不同的 KIF 缺失对染色体运动轨迹及染色质排列的差异影响，证明染色体运动轨迹是反映细胞能否正常分裂的重要特征。作者进而开发了一个深度学习模型来对染色体运动轨迹进行分类，为将来的高通量功能筛选提供了一种高效的途径。这些发现和研究框架有助于我们更好地理解染色体分离的机制，并为预防和治疗染色体异常相关疾病提供新的思路。
东南大学生物科学与医学工程学院谢芃研究员，生命科学与技术学院博士生朱诗琪和张瑨，福建省妇幼保健院王心睿研究员为该论文的共同第一作者。东南大学生命科学与技术学院林承棋教授与罗卓娟教授，福建省妇幼保健院孙艳教授为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金和深圳市科技计划等项目的资助。
图文 | 东南大学生科学院
排版 | 敖以恒
审核 | 吴晓纯
