过冲与表型平衡在表征可逆表型可塑性癌症动力学中的作用

表型可塑性范式表明了不同癌细胞表型之间的可逆关系，这扩展了经典癌症干细胞 (CSC) 理论提出的细胞层级结构。由于表型可塑性是否是对层级模型的关键改进还是仅仅是一个微小的扩展仍有疑问，因此值得探索表征可逆表型可塑性的动力学行为。在本研究中，我们比较了层级模型和可逆模型在预测生物实验中观察到的细胞状态动力学方面的表现。结果表明，在描述癌细胞的长期稳定性（表型平衡）和短期瞬态动力学（过冲）方面，层级模型相比可逆模型存在显著劣势。在每种细胞类型导致的种群总增长相同的非常特定的情况下，层级模型既不能预测表型平衡也不能预测过冲，而可逆模型则能成功预测这两者。即使通过放宽特定假设可以提高层级模型的性能，其对表型平衡的预测也强烈依赖于一个在生物实验中可能不现实的前提条件，并且它也无法捕捉 CSC 的过冲现象。相比之下，可逆模型更有可能正确描述表型混合物的稳定性以及各种类型的过冲行为。