迈向细胞内病毒与质粒运输的定量分析

DNA 载体的细胞内运输是基因递送的基本步骤。我们在此提出一种理论方法，以通用方式研究单个病毒或 DNA 粒子在细胞质中的运输。细胞运输主要在宏观层面进行了实验研究，但在微观层面的研究迄今甚少。我们在此提出一个物理模型来解释细胞组织的某些方面，起始观察点是病毒粒子的轨迹由纯扩散阶段和沿微管的主动运输阶段组成。我们定义了一个通用的降解率，以描述细胞质内各种类型的直接和间接水解活性对质粒或病毒粒子递送至细胞核所施加的限制。遵循均质化程序（即用单一的稳态随机描述取代切换动力学），我们不仅可以研究细胞溶胶中移动物体的时空动力学，还可以估算从细胞膜到核孔的概率和平均时间。计算模拟证实，我们的模型可用于分析和解释病毒轨迹，并定量估算核递送的成功率。