移动边界癌症侵袭中纤维动力学与细胞黏附的多尺度建模

癌细胞侵袭被公认为癌症的标志之一，涉及若干相互关联的多尺度过程，这些过程最终促使其向周围组织的扩散。为深入理解肿瘤侵袭过程，我们特别关注癌细胞种群与周围肿瘤微环境各种组分之间的相互作用动力学。为此，我们考虑细胞外基质(ECM)在人体组织中的关键作用，它不仅为周围细胞提供结构与支撑，还充当细胞通讯与空间运动的平台。ECM 中还存在若干其他重要结构，但我们将主要关注纤维状蛋白，如纤连蛋白(fibronectin)。这些纤维在肿瘤进展中发挥关键作用，使肿瘤细胞能够锚定于 ECM。本工作中我们考虑癌细胞与双组分 ECM（由纤维相与非纤维相构成）之间的两尺度动态交互。为此，我们将细胞-ECM 相互作用的相互关联的两尺度动力学纳入肿瘤支撑框架中，该框架同时贡献于细胞黏附以及 ECM 纤维的动态重排与重构。此外，这被嵌入一个多尺度移动边界方法中，用于侵袭性癌细胞种群，其中存在组织尺度的细胞黏附、细胞尺度的纤维重分布活动以及前沿基质降解酶分子蛋白水解过程。整体建模框架将辅以计算结果，以探究不同水平的细胞黏附结合连续 ECM 纤维重排对癌症侵袭模式的影响。