受限与扩张肿瘤细胞种群中承载能力的演化

众所周知，癌细胞会改变其微环境以维持更大的种群，或者用生态学术语来说，它们构建了一个生态位以增加种群的承载能力。然而，有人争论认为，有利于肿瘤中所有细胞的生态位构建会受到抑制，因为欺骗者可以不付出代价而获益。我们利用乳腺癌生长的个体基于模型研究了生态位特异性对肿瘤演化的影响，其中每个细胞的承载能力由两部分组成：固有的、亚克隆特异性的部分和来自所有邻近细胞的贡献。模型分析表明，突变体入侵居民种群的能力强烈依赖于特异性。当特异性较低时，选择主要作用于生长速率，而高特异性则将选择转向增加承载能力。此外，我们表明可以使用适应性动力学预测系统的长期演化。通过比较空间结构化种群与充分混合种群的结果，我们表明即使在零特异性下，空间结构也能恢复对承载能力的选择，从而为生态位构建困境提供了一个解决方案。最后，我们表明扩张的种群表现出空间可变的选择压力，其中前沿边缘的细胞比肿瘤中心的细胞具有更高的生长速率和更低的承载能力。