卵母細胞減數分(fēn)裂過程中的(de)染色體分(fēn)離錯誤會導緻卵子非整倍體（aneuploidy）。這(zhè)種錯誤發生的(de)頻(pín)率随著(zhe)母體年齡的(de)增加而增加。體細胞中較大(dà)的(de)染色體更容易發生分(fēn)離錯誤，而衰老的(de)卵母細胞則不同，它更傾向于在較小的(de)染色體上發生分(fēn)離錯誤。卵子中較小染色體非整倍體是導緻流産和(hé)先天性疾病（如唐氏綜合征）的(de)主要原因。較小的(de)染色體是如何在衰老的(de)卵母細胞中優先發生分(fēn)離錯誤的(de)，目前尚不清楚。

在一項新的(de)研究中，爲了(le)研究單個(gè)染色體的(de)動态變化(huà)，來(lái)自日本理(lǐ)化(huà)學研究所生物(wù)系統動力學研究中心的(de)研究人(rén)員(yuán)開發了(le)一套全面的(de)熒光(guāng)探針，可(kě)特異性标記小鼠 20 條染色體（19 條常染色體和(hé)一條X 染色體）中的(de)每一條。利用(yòng)這(zhè)些探針，他(tā)們建立了(le)一個(gè)實時(shí)成像管道，可(kě)在小鼠卵母細胞減數分(fēn)裂過程中對(duì)已識别的(de)染色體進行完整的(de)三維跟蹤。通(tōng)過這(zhè)一“染色體識别與跟蹤（chromosome identifying-and-tracking）”管道，他(tā)們從 93 個(gè)卵母細胞中獲取了(le)九條不同的(de)已識别染色體及其著(zhe)絲粒的(de) 217 條完整的(de)三維軌迹。利用(yòng)這(zhè)一全面的(de)數據集，他(tā)們旨在定量分(fēn)析基于染色體大(dà)小的(de)時(shí)空動态，并檢驗它們是否會導緻較小染色體的(de)優先分(fēn)離錯誤。相關研究結果發表在2024年7月(yuè)19日的(de)Science期刊上，論文标題爲“Live chromosome identifying and tracking reveals size-based spatial pathway of meiotic errors in oocytes”。

他(tā)們的(de)定量分(fēn)析發現，盡管每條染色體在卵母細胞中的(de)動态表現出很大(dà)的(de)差異性，但較小的(de)染色體在減數分(fēn)裂的(de)前中期（prometaphase）更傾向于向紡錘體赤道的(de)内部區(qū)域移動。在小鼠和(hé)人(rén)類卵母細胞中，對(duì)較小染色體的(de)這(zhè)種偏好導緻建立了(le)一種基于染色體大(dà)小的(de)空間排列，即較小染色體優先位于中期闆（metaphase plate）的(de)内側區(qū)域。卵母細胞可(kě)以建立這(zhè)種基于染色體大(dà)小的(de)空間排列，而不需要預先存在染色體定位偏差，這(zhè)表明(míng)存在一種主動建立這(zhè)種空間排列的(de)前中期途徑。這(zhè)些作者發現，較小的(de)染色體傾向于更早地伸展，而且這(zhè)種伸展與較小染色體的(de)向内運動結合得(de)更緊密，這(zhè)表明(míng)這(zhè)種前中期途徑涉及較小染色體上更早的(de)雙極微管附著(zhe)。這(zhè)種前中期途徑的(de)活躍與年齡無關。

對(duì)老齡小鼠卵母細胞的(de)染色體追蹤顯示，染色體過早分(fēn)離主要發生在中期闆的(de)内部區(qū)域，這(zhè)是由于衰老導緻染色體内聚力降低，也(yě)是造成分(fēn)離錯誤的(de)主要原因。染色體的(de)過早分(fēn)離取決于雙極微管的(de)拉力，而這(zhè)些作者發現，在著(zhe)絲粒-著(zhe)絲點（kinetochore-centromere）距離增加的(de)情況下(xià)，中期闆内部區(qū)域中的(de)雙極微管拉力明(míng)顯更強。用(yòng)人(rén)造珠子防止較小染色體在内部定位，可(kě)顯著抑制衰老的(de)卵母細胞在較長(cháng)的(de)減數分(fēn)裂中期過早發生染色體分(fēn)離，這(zhè)表明(míng)較小染色體優先在内部定位是衰老的(de)卵母細胞發生分(fēn)離錯誤的(de)風險之一。