基于特征结构的趋化性模型：探讨配体-受体动力学与传播波特性
细胞行为
2025-02-27 v1
摘要
本文推导并分析了一种新颖的特征结构 Keller-Segel 模型，探讨了受外部配体浓度指导的迁移细胞群体动力学。不同于传统 Keller-Segel 模型，该框架在细胞膜上显式表示配体-受体结合，其中占用受体的百分比构成影响细胞表型的特征。模型假设细胞的表型状态直接调制其趋化能力和增殖能力，受有限能量预算的制约：在趋化能力方面更专业的细胞表现出较低的增殖率，而更具增殖能力的细胞则表现出较弱的趋化能力。该模型基于偏向随机游走的原理， resulting in 由两种非局部偏微分方程组成的系统，描述细胞和配体的密度。通过 Hopf-Cole 变换，我们推导出描述单元特征在总细胞密度传播波解中的分布的方程，从而揭示了这些波的单调性特征。开展数值调查，以检验该模型在各种生物情景下的行为，为理解迁移细胞群体中趋化、增殖与表型多样性之间复杂相互作用提供了洞见。
关键词
引用
@article{arxiv.2502.18947,
title = {Trait-structured chemotaxis: Exploring ligand-receptor dynamics and travelling wave properties in a Keller-Segel model},
author = {Viktoria Freingruber and Tommaso Lorenzi and Kevin J. Painter and Mariya Ptashnyk},
journal= {arXiv preprint arXiv:2502.18947},
year = {2025}
}