多细胞系统的动力学蒙特卡罗与细胞粒子动力学模拟
生物物理
2015-05-28 v2
摘要
多细胞系统的计算机建模一直是解释和指导与胚胎形态发生、肿瘤生长、血管生成以及最近将细胞聚集体作为生物墨水颗粒打印后的结构形成相关的体外实验的宝贵工具。基于Metropolis蒙特卡罗(MMC)算法的计算机模拟在解释和预测最终的静态结构(对应于最低粘附能状态)方面取得了成功。这里我们提出两种替代MMC方法来模拟细胞运动和自组装的方法：(1)动力学蒙特卡罗(KMC)方法，和(2)细胞粒子动力学(CPD)方法。与MMC不同，KMC和CPD方法都能够实时模拟细胞系统的动力学。在KMC方法中，一个跃迁率与细胞系统可能的重新排列相关联，并且相应的时间演化用这些率来表示。在CPD方法中，细胞被建模为相互作用的细胞粒子(CP)，多细胞系统的时间演化通过积分所有CP的运动方程来确定。通过模拟两个实验上熟知的现象来测试和比较KMC和CPD方法：(1)由两种具有不同粘附性的细胞形成的聚集体内的细胞分选，以及(2)两个活细胞球形聚集体的融合。
引用
@article{arxiv.1107.0780,
title = {Kinetic Monte Carlo and Cellular Particle Dynamics Simulations of Multicellular Systems},
author = {Elijah Flenner and Lorant Janosi and Bogdan Barz and Adrian Neagu and Gabor Forgacs and Ioan Kosztin},
journal= {arXiv preprint arXiv:1107.0780},
year = {2015}
}
备注
11 pages, 7 figures; submitted to Phys Rev E