肿瘤进展中 Snail 介导的缺氧反应的多尺度建模

微环境中的肿瘤细胞迁移是癌症进展的关键方面,在此背景下,缺氧发挥着重要作用。氧气供应不足作为一种环境压力源,诱导迁移偏向和表型变化。在本文中,我们提出了一种新颖的多尺度数学模型,以分析 Snail 蛋白表达在细胞缺氧反应中的关键作用。从由 Snail 蛋白驱动的单细胞动力学描述出发,我们构建了描述细胞分布演化的相应动力学输运方程。随后,我们采用适当的尺度论证正式推导了控制宏观肿瘤动力学的细胞分布统计矩方程。在具有生物学相关性的各种场景下对模型进行了数值模拟,以深入了解多种趋性项的作用、Snail 表达对细胞增殖的影响,以及缺氧诱导的迁移模式的出现。此外,与实验数据的定量比较表明,该模型在衡量 Snail 转录对细胞迁移潜力的影晌方面具有可靠性。通过我们的发现,我们阐明了我们的数学框架在推进对驱动肿瘤进展的生物学机制的理解方面的潜力。