一种用于上皮-间质转化种群动力学的整合表型结构偏微分方程模型
偏微分方程分析
2023-09-19 v1
摘要
沿上皮-间质(E-M)轴的表型异质性促进了癌症转移与耐药。近期的实验工作已整理出关于细胞群体中E-M异质性出现与动力学的详细时间过程数据。然而，不同可能过程如何相互作用以塑造E-M异质性动力学仍不清楚：a) 生物分子间的细胞内调控互作，b) 细胞分裂与死亡，以及 c) 随机细胞状态转换（生化反应噪声与非对称分裂）。在此，我们提出一个基于细胞种群平衡（偏微分方程(PDE)）的模型，捕捉上述多尺度细胞过程所导致的沿E-M表型轴的细胞种群密度动力学。我们展示了由驱动细胞状态转换的细胞内调控网络产生的种群分布如何受E-M调控生物分子中随机涨落、细胞亚群间生长率差异及初始种群分布的影响。进一步，我们揭示细胞生长率对种群异质性的线性依赖足以重现先前实验报道的异位移植异质性E-M亚克隆的更快体内生长。总体而言，我们的模型有助于联合理解细胞群体中E-M异质性出现过程中的细胞内与细胞种群水平动力学。
引用
@article{arxiv.2309.09569,
title = {An integrative phenotype-structured partial differential equation model for the population dynamics of epithelial-mesenchymal transition},
author = {Jules Guilberteau and Paras Jain and Mohit Kumar Jolly and Nastassia Pouradier Duteil and Camille Pouchol},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.09569},
year = {2023}
}