Drosophila 蛋室中细胞迁移边界运动：结合相场和化生趋化剂模型

在 Drosophila melanogaster 蛋室中，边缘细胞向卵巢迁移由化生趋化剂的空间梯度所指导。虽然细胞对这些信号的反应已很好地被表征，但化生趋化剂在组织内的空间分布由于成像限制和细胞外复杂性而难以实验测量。在本研究中，我们发展了一个用于建模边缘细胞迁移期间局部化生趋化剂浓度的空间分辨数学框架。我们使用相场方法表示蛋室几何，并定义具有空间异质扩散系数的扩散-反应系统，以承认由细胞域限制的影响。这一框架允许化生趋化剂扩散仅限于细胞外空间，而被排除在护士细胞、边缘细胞簇和卵巢的内部之外，类似于我们在 vivo 中所观察到的。我们模拟了来自卵巢的分泌和整个域中的降解，展示了几何如何塑造信号分子的分布。我们进一步将该化学场耦合到机械模型中，后者包括切向界面迁移 (TIM) 力，使簇能够同时响应化生趋化剂梯度和细胞间接触。我们的结果表明，信号局部分布和组织几何共同影响方向性持久性和迁移速度。值得注意的是，几何瓶颈和交叉点可以平坦化局部梯度并减慢迁移，这与实验观察一致。该建模框架提供了一种工具来研究生物力学约束如何塑造信号环境并指导体内的集体细胞运动。