基于生物学第一原理建模乳腺器官发生：细胞及其物理约束
其他定量生物学
2017-09-15 v1
摘要
在多细胞生物中，部分之间以及部分与整体之间的关系是情境依赖且相互依存的。这些生物体及其细胞在个体发育上是关联的：生物体始于一个细胞，该细胞分裂产生非 identical 细胞，并组织成三维模式。随着组织和器官的形成，这些关联模式和细胞类型会发生变化。这种情境性和循环性使得建立详细的因果关系变得困难。在此，我们提出一种结合两种模型的方法来克服这些内在困难：1) 一个实验模型，利用 3D 培养技术获取乳腺结构，即导管和小叶；2) 一个基于生物学原理的数学模型。生物学中数学建模的典型方法是应用最初在物理学或计算机科学中开发的数学工具和概念。相反，我们建议构建一个基于适当生物学原理的数学模型。具体而言，我们使用被确定为构建生物体理论基础的原理，即 i) 具有变异和运动性的细胞增殖默认状态，以及 ii) 通过约束闭合进行组织的原理。该模型包含一个生物组分（细胞）和一个物理组分（包含胶原纤维的基质）。细胞表现出能动性，除非受到约束，否则会运动和增殖；它们施加机械力，i) 作用于胶原纤维，ii) 作用于其他细胞。随着纤维的组织化，它们限制了细胞的运动和增殖能力。该模型展现出一种循环性，可解释为约束的闭合……
引用
@article{arxiv.1702.03337,
title = {Modeling mammary organogenesis from biological first principles: Cells and their physical constraints},
author = {Maël Montévil and Lucia Speroni and Carlos Sonnenschein and Ana M. Soto},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.03337},
year = {2017}
}