异质细胞群体中凋亡信号网络的选择性控制

群体中的选择性控制是指控制群体中的某个成员而使其他成员相对不受影响的能力。本文以异质细胞群体中的细胞死亡或凋亡为例，发展了选择性控制的概念。异质细胞中的凋亡信号由具有相同拓扑但连接强度不同的基因网络集合来描述。选择性控制取决于网络集合中的信号统计特性，我们分析了叠加、非线性和反馈对这些统计特性的影响。并行通路促进正态统计特性，而串联通路促进偏态分布，在最极端的情况下变为对数正态分布。我们还表明，反馈和非线性可以产生双峰信号统计特性，离散性和非线性亦然。本文提出了两种优化选择性控制的方法。第一种是穷举搜索法，第二种是基于线性规划的方法。尽管对信号网络中单个基因的控制产生的选择性很小，但对少数基因的控制通常会产生更高的选择性。我们研究了易受选择性控制的基因组合的统计特性，并利用其来确定一般的控制策略。我们发现，在弱群体中，作用于最不敏感的节点可提高选择性；而在强健群体的选择性控制中，通过对更敏感的节点进行扰动来实现优化。针对异质细胞系的高通量实验可以按类似方式设计，并进一步有可能将选择性优化过程纳入闭环控制系统。