肿瘤诱导血管生成的 3D 元胞自动机模型
其他定量生物学
2020-05-27 v1 计算工程、金融与科学
摘要
肿瘤诱导血管生成是指从邻近已有母体血管长出新芽的过程。在计算上，肿瘤诱导血管生成可用元胞自动机（CA）、偏微分方程等建模。本研究采用贴近生理现实的途径，使用 3D CA 模型对血管生成过程建模。CA 技术使用多种邻域如冯·诺依曼邻域、摩尔邻域和 Margolus 邻域。我们的模型中，冯·诺依曼邻域用于分布血管内皮生长因子、内皮细胞、O2、细胞外基质、纤连蛋白等若干重要化学与非化学肿瘤血管生成因子，摩尔邻域用于分布基质金属蛋白酶。体内肿瘤环境中，各因子在细胞外基质中并非均匀分布。这些化学与非化学因子的分布取决于其来源、性质与功能。为与生物肿瘤环境保持相似，我们相应制定了化学与非化学因子的初始分布。我们以该初始分布在 MATLAB 中启动仿真。每次运行的出芽数量随机变化。我们观察到芽并非在每次仿真中从相同位置发出。芽对 VEGF 和纤连蛋白浓度高度敏感。sVEGFR-1 总是试图抑制芽的生长。当两个或多个芽靠近时，它们相互合并导致吻合。足够数量的尖端细胞可促使芽向肿瘤方向生长。
引用
@article{arxiv.2005.12852,
title = {3D CA model of tumor-induced angiogenesis},
author = {Monjoy Saha and Amit Kumar Ray and Swapan Kumar Basu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.12852},
year = {2020}
}
备注
International Conference on Modeling and Simulation of Diffusive Processes and Applications, 2012, Page 170-174