基于Voronoi模型的组织机械驱动生长与竞争

导致细胞获得适应优势并在种群中建立自身的机制是理解癌症发展和生长的关键。尽管已有许多研究分别探讨过癌症的进化动力学或机械学，但实际上很少有工作将进化动力学与机械学耦合起来。为此目的，本文研究了一种基于自主Voronoi（SPV）模型的组织模型，其随机生长速率取决于系统的机械变量。SPV模型是从一个能量泛函中推导出来的非平衡组织模型，具有在类固体态和类液态状态之间之间的jamming/unjamming相变。通过考虑几种突变侵入驻留种群的情形（无论是类固体态还是类液态），我们确定赋予适应优势的参数范围，表明首选面积和周长是最相关的因素。我们发现，类液态状态对入侵更具抵抗力，并表明竞争结果可以从模拟非生长混合物中确定。此外，均匀近似可以准确预测影响细胞机械属性的突变的命运。我们的结果可用于从组织图像中推断进化动力学，理解组织机械学对抑癌的作用，甚至寻找基于机械的治疗方案。