CompuCell3D细胞迁移模型再现趋化性

趋化性结合了三个过程：方向感知、极性重定向和迁移。定向迁移在免疫反应、转移、伤口愈合和发育中起着重要作用。为了描述趋化性，我们扩展了一个先前发表的3D单细胞计算模型，该模型包含三个隔室（片状伪足、细胞核和细胞质），其在平面上的迁移定量描述了实验。该模拟基于CompuCell3D框架构建，该框架基于细胞Potts模型。在我们的扩展中，我们将趋化性视为一个复合过程，而不是对势能的响应。我们提出了稳健的协议来测量细胞持久性、漂移速度、终端速度、趋化效率、趋向时间，并通过时间记录的位置和极化数据在细胞参考系中分析细胞迁移动力学。我们的指标可应用于实验结果，并允许模拟与实验之间的定量比较。我们发现，我们的模拟细胞在极化稳定性和趋化效率之间存在权衡。具体来说，我们发现具有较低突出力和较小片状伪足的细胞表现出更强的趋化能力。我们还注意到，在分析细胞参考系中的细胞位移时，外部化学梯度没有引起细胞运动的显著变化。我们的结果证明了在整个细胞轨迹中测量细胞极性的重要性，以及在细胞运动在短时间间隔内呈扩散性时谨慎处理速度量的必要性。我们开发的模拟适用于开发新的测量协议，并有助于为更复杂的多细胞模拟铺平道路，以模拟集体迁移及其与外部场的相互作用，这些工作目前正在进行中。