弥合基于个体与连续体生长细胞群体模型之间的鸿沟
组织与器官
2019-07-15 v3 偏微分方程分析
细胞行为
摘要
用于生长细胞群体空间动力学的连续体模型已被广泛用于研究组织发育和肿瘤侵袭背后的机制。这些模型由非线性偏微分方程组成，描述细胞密度在由群体增长产生的压力梯度作用下的演化。先前极少有工作探讨此类连续体模型与相关的单细胞基模型之间的关系。我们在此提出一个用于多细胞系统空间动力学的简单随机个体基模型，其中细胞经历压力驱动的运动和依赖压力的增殖。我们表明，常用于建模生长细胞群体空间动力学的非线性偏微分方程可由支撑我们离散模型的branch随机游走形式化导出。此外，我们在单一细胞群体和具有不同生物物理属性的多细胞群体两种情形下，对个体基模型与其连续体对应模型进行了系统比较。我们比较研究的结果表明，个体基模型的计算模拟结果忠实地反映了相应非线性偏微分方程解的定性与定量性质。最终，这些结果说明了我们个体基模型中支配单细胞动力学的简单规则如何导致连续体模型中观察到的复杂群体增长空间模式的涌现。
引用
@article{arxiv.1812.05872,
title = {Bridging the gap between individual-based and continuum models of growing cell populations},
author = {Mark AJ Chaplain and Tommaso Lorenzi and Fiona R Macfarlane},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.05872},
year = {2019}
}