基于个体模型推导的细胞迁移中表型异质性影响建模
种群与进化
2025-04-01 v1
摘要
集体细胞迁移在诸多生物学过程中发挥关键作用，包括肿瘤生长、愈合伤口和免疫反应。常常，迁移的细胞群体由具有不同表型的细胞组成。本研究从个体模型出发，推导了一个用于描述细胞在局部环境中迁移的通用数学框架，该模型捕捉到受细胞表型影响的细胞迁移动力学，如随机运动、增殖、表型转化以及与局部环境的相互作用。所得的灵活且通用的模型提供了细胞侵入的连续、宏观描述，将细胞表型表示为连续变量，相较于个体模型在大量表型情境下更适合进行仿真和分析。我们展示了该通用框架在三个生物情境中的实用性：范围扩张；细胞侵入到细胞外基质中；以及 T 细胞耗竭。结果突显了表型结构对细胞群体空间和时间动力学的影响，表明不同的环境压力和表型转化机制显著影响迁移模式，而仅凭个体模型将难以探索这一现象。该框架为理解细胞迁移中表型异质性的作用，提供了一个灵活且稳健的工具，潜在可用于优化涉及细胞迁移的疾病治疗策略。
引用
@article{arxiv.2503.23545,
title = {Modelling the impact of phenotypic heterogeneity on cell migration: a continuum framework derived from individual-based principles},
author = {Rebecca M. Crossley and Philip K. Maini and Ruth E. Baker},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.23545},
year = {2025}
}